基于分布式光纤光栅传感技术的边坡深层水平位移监测方法

光纤光栅测斜仪作为新型边坡监测技术,具有测量精度高、传输距离长、抗干扰性强等优势,能弥补目前测斜仪所存不足。基于弯曲理论及共轭梁法,并采用光纤光栅测斜仪推导理论模型,提出光纤光栅传感器测点应变与边坡深层水平位移监测的计算方法。采用上述理论算法所得数据与裴华富等提出应变位移算法所得数据及攀田高速公路路堑边坡测斜监测项目数据进行对比分析。结果表明,上述理论所提监测方法比应变位移算法精度高,为光纤光栅测斜仪新型监测技术推广奠定新的理论基础。     

基于光纤光栅传感技术的边坡原位测斜及稳定性评估方法

首先介绍基于光纤布拉格光栅传感技术的新型原位测斜仪及其分析方法。根据光纤布拉格光栅波长变化与应变之间的线性关系求得原位测斜仪各测点的应变,然后通过梁的弯曲理论公式和差分算法,由测点应变计算出原位测斜仪各点的位移。该原位测斜仪克服了传统原位测斜仪精度低、耐久性差、操作繁琐等缺点。室内标定试验验证了该新型原位测斜仪和分析方法的有效性。针对攀田高速公路一路堑边坡,将3套新型光纤光栅原位测斜仪安装于该边坡同一剖面的3个钻孔里,并保证测斜仪贯穿了边坡内的潜在滑裂面,对该边坡进行现场监测。假设边坡滑动面为圆弧形,根据当前监测结果,以3个孔原位测斜仪所测应变之和最大为目标函数,以原位测斜仪在边坡坐标系中的位置和滑裂面的形状为约束条件,建立最优化数学模型来推求潜在滑裂面的具体位置。根据经典Bishop条分法计算得到了该潜在滑裂面对应的边坡安全系数,以评估该边坡当前的稳定性。本方法在基于边坡监测成果的边坡稳定性评估方面提出了新的可靠的途径。     

基于光纤光栅传感技术的超高层建筑结构监测

为验证光纤光栅传感器测量的准确性和精度,将光纤光栅传感器布设于钢筋混凝土梁构件中,用于监测其受力应变值,试验所得到的应变监测结果与电阻应变片结果、理论计算值结果相吻合。然后将光纤光栅传感器成功地应用到超高层建筑的重要构件应力监测中,探索了适合土木工程现场施工特点的光纤传感器埋设工艺和传感系统保护方法,监测了构件在施工过程中的应力变化。工程应用表明:光纤布拉格光栅是实现结构长期健康监测的可靠手段。     

光纤光栅传感器监测混凝土固化收缩实验研究

介绍了光纤光栅应变传感器的基本原理及优点,开发了基于光纤光栅技术的温度传感器与应变传感器,并对它们的工作特性进行了分析;应用裸光纤光栅和自制封装的光纤光栅传感器,监测了混凝土梁固化过程(2~16 h)中混凝土内部的温度变化,以及混凝土内部和钢筋表面的收缩应变.实验结果表明:在使用光纤光栅对混凝土固化期收缩应变监测时必须考虑温度的影响,要进行温度补偿,该监测方法是混凝土养护期恶劣环境条件下收缩应变监测的理想方法,可用于任意尺寸的大体积混凝土固化期温度应变的监测.     

黑龙江呼兰河大桥的光纤光栅智能监测技术

对光纤光栅波长变化与应变的关系进行了理论分析,并通过材料试验和等强度梁试验加以验证;研究了光纤光栅的布设工艺,并在黑龙江省呼兰河大桥预应力箱形梁的施工过程中成功地布设了12个光纤光栅应变传感器与3个温度传感器;布设的传感器监测了预应力箱形梁张拉过程的钢筋应变历程,以及箱形梁静载试验的钢筋应变增量与分布;大桥建成后,利用布设的光纤光栅应变和温度传感器对呼兰河大桥进行了阶段性运营监测,监测了车辆荷载下的应变历程和大桥温度变化过程。监测结果表明埋入的光纤光栅可以方便地监测汽车的流量及其可能的疲劳损伤,为桥梁结构的健康诊断提供依据。一年多的考验表明,光纤光栅的稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康监测的要求,性能明显优于传统的电阻应变片。     

济南奥体中心体育场罩棚钢结构的应变监测

通过对大型体育场馆钢结构在施工过程及使用阶段关键部位构件的应变情况进行监测,可以把握结构的应力情况,确保结构在施工和使用过程中的安全.通过济南奥体中心体育场罩棚钢结构的应变监测方案,阐述利用光纤光栅传感器进行应变监测的基本原理,提出测点的选择及布置的依据.监测结果表明:健康监测取得了较好的效果,具有较高的准确度和较好的...     

光纤智能传感器在GFRP筋混凝土柱受压试验中的应用

基于光纤光栅传感技术足一利嘶型的传感技术,本文采用光纤光栅应变传感器埘GFRP筋混凝土柱的受压过程进行监测,并且将传感器监测到的数据与电阻也变片监测的结果进行对比,试验结果表明：光纤光栅应变传感器测得的结果更精凇,史能反映小？昆凝土受压柱的破坏过程。     

预应力碳纤维板耦合大量程光纤光栅的设计及试验

针对光纤光栅拉伸量程不足以完全满足预应力碳纤维板张拉及服役的监测要求,提出了一种碳纤维板凹槽中预压埋入光纤光栅的耦合技术。通过理论推导揭示了凹槽内光纤光栅对碳纤维板的应变传递规律,并通过光纤光栅压缩试验及碳纤维板标定试验验证了该技术的可行性。试验结果表明,该技术大幅提高了光纤光栅的量程,可进行预应力碳纤维板加固全工作阶段应力监测,且具备优异的应变监测性能。     

植入光纤光栅复合材料横担的应力监测可行性分析

对聚氨酯复合材料横担进行了受力分析,指出需要重点关注的受力关键部位,然后分析了在应力应变条件下光纤光栅的光谱特征变化,指出了利用光纤光栅来监测复合材料横担应力变化的可行性,试验研究了植入复合材料横担前不同中心波长的光纤光栅应变传感特性,最后初步设计了基于光纤光栅复合材料横担应力监测系统。     

松散层沉降光纤光栅监测的应变传递及其工程应用

 为了研究深部厚松散层失水沉降变形特征,建立光纤光栅–胶结层–封装材料及传感器封装材料–钻孔封孔材料–松散层的应变传递计算模型。通过对光纤光栅应变与松散层应变的传递分析,指出前人应变传递理论中所推导的公式不适用于松散层监测的应变计算,由此给出钻孔植入光纤光栅传感器的松散层应变传递计算模型,并分析影响松散层应变传递的因素,指出封孔材料弹性模量在8～15 GPa范围内时可以得到较高应变传递率。针对某矿松散层12个层位安装的24个光纤光栅传感器,采用该模型得出92.40～148.69 m范围内松散层变形沉降的应变监测结果。工程实践表明,该煤矿松散层埋深97.56～104.33,141.94～144.88 m处为最易出现压应力集中的区域,这与煤矿的实际情况、采用相关方法监测的结果基本一致。光纤光栅应变传递理论研究对推动光纤传感技术发展及其工程应用具有重要实践意义。