基于光纤光栅传感技术的隧道健康监测系统

介绍了目前隧道结构健康监测系统的研究现状,探讨了布拉格光纤光栅传感技术在隧道结构监测中的应用,并展望了隧道结构健康监测系统的发展前景,从而进一步推广光纤光栅传感技术在隧道监测中的应用。     

光纤健康监测技术在桥梁结构中的发展与应用

论述了光纤结构健康监测技术,介绍了FBG光纤光栅、分布式光纤传感技术及其在桥梁结构健康监测领域的研究现状,并对光纤监测技术在桥梁结构状态监测中的进一步应用进行了相关展望,指出光纤传感技术具有更好的稳定性和可靠性,应用前景广阔。     

光纤光栅用于木结构健康监测技术

光纤光栅在土木工程的桥梁健康监测中已得到广泛应用.文章通过应用光纤光栅技术,结合木结构的健康监测,以实时、精确、连续地分析该结构的节点变形状况.     

耐腐蚀光纤光栅传感器的研究

光纤光栅传感器具有广阔的应用前景,但就目前来看,最有发展和应用前景的是抗恶劣环境的光纤光栅传感器和利用光纤光栅进行结构腐蚀技术的监测。本文主要提出新型耐腐蚀光纤光栅温度传感器和应变传感器。这种耐腐蚀传感器制作简单、性能可靠、易于进行加工制造,可以用在任何有监测需要的结构中,用来完成实时监测的工作,以降低结构安全问题的可能性。     

结构健康监测的自补偿光纤光栅位移计的研究

结构健康监测对保证结构的长期安全运行具有重要的意义,而位移监测是主要监测内容之一。光纤光栅是目前在智能材料系统与结构健康监测研究与应用最为广泛的敏感材料之一,具有分布式绝对测量、抗腐蚀能力强等优点。本文基于光纤光栅的应变测量原理,设计开发出一种新型的光纤光栅位移传感装置,详细推导和试验验证了该装置的传感特性。试验结果表明,该装置具有温度自补偿、线性度和重复性好、精度较高等优点,具有良好的应用前景。     

基于光纤光栅应变传感器在斜拉桥健康监测系统中的应用

桥梁结构健康监测系统正处于高速发展阶段。主要阐述了传统的电类传感器监测与光纤光栅传感器区别及光纤光栅传感器的优点;光纤光栅传感器的应用领域等发展现状及其工作原理以及光纤光栅传感器在斜拉桥健康监测系统中的布点设计和应用结果。     

混凝土结构埋入式光纤应变传感器的耐用性解决方案

埋入式光纤应变传感器在混凝土结构的健康监测中应用日益广泛,但其有效寿命远低于结构的使用寿命,不能实现对结构的全周期监测。基于可更换的思路,提出了一种新型的传感器设计方案,通过对老化的主要应变传感部件(光纤光栅、基底和传输光纤)进行更新来使应变监测得以长期连续进行,从而简便可靠地解决了埋入式光纤应变传感器的耐用性问题。     

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。     

基于FBG传感器的桥梁结构应变监测

文章通过在桥梁模型中埋入光纤布拉格光栅传感器,验证FBG传感器可应用于桥梁结构的应变监测。首先介绍了光纤传感技术、国内外的发展现状及应用,比较了目前较为常用的两种光纤传感器:光纤光栅传感器、光纤法珀传感器。接着着重介绍了本次试验所用的FBG传感器,然后通过对桥梁模型的结构分析确定监测内容,并进行应力分布研究,在此基础上完成对FBG传感器的优化布设。最后,通过对数据的采集和评估验证监测系统可行性。应用结果表明,FBG传感器系统可以很好地反映桥梁结构应力变化,能够实现对桥梁结构健康监测。     

光纤光栅传感器在细石混凝土结构中的应用研究

光纤光栅传感器以其抗电磁干扰、质轻、耐腐蚀、信噪比高、易组成传感网络等优良的传感特性,成为近年来迅速发展的一种新型智能传感器,在结构试验与工程监测领域中有广阔的应用前景.本文首先介绍了光纤布拉格光栅应变传感器的测试原理以及光纤光栅传感技术在检测细石混凝土结构时采用的埋入工艺,并在上海旗忠网球中心整体静力试验中埋入了光纤光栅传感器,用于对细石混凝土模型受力全过程的应变测试.试验结果表明,光纤光栅传感器测试精度高,稳定性好,便于修复,完全能适用于细石混凝土的结构测试.     

光纤布拉格光栅传感器用于混凝土结构施工监测

采用与土木工程施工特点相适应的操作工艺与保护方法,将自行研制的光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器与温度传感器埋入一幢5层钢筋混凝土结构的大楼中,用以监测该建筑在施工过程中梁、柱的应变与温度变化.研究结果表明,埋入的FBG传感器可以方便地监测施工过程中混凝土结构内部温度与应变的变化,为混凝土结构的健康监测提供依据;自行研制的FBG传感器传感性能良好,成活率高,寿命长,为基于FBG传感器长期的混凝土结构健康监测奠定了基础.     

基于FBG传感的瀛洲大桥结构健康监测系统研究

基于光纤Bragg光栅传感技术,对洛阳瀛洲大桥结构健康监测系统进行了研究。介绍了瀛洲大桥健康监测系统的组成和各系统的功能,提出了基于FBG传感技术的长期监测与周期检测结合的监测策略,根据大桥构件在结构安全中的重要性和易损性确定了监测内容,重点对于大桥关键受力区一拱脚倒三角区进行了有限元分析,在此基础上进行了FBG传感布置。最后对于大桥运营结构预警与评估实施方法等进行了探讨。     

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.     

大体积混凝土结构长期应变监测系统

桥梁健康监测系统是近年应用于桥梁管理与维护的一项新技术,具有重要的工程价值。无线振弦传感器具有抗干扰强,精度高,传输距离远等特点,广泛应用于大体积混凝土结构中振动、应力等动态物理量监测。本文主要论述了桥梁无线应变监测系统结构、无线振弦传感器工作原理,设计了振弦传感器内部的激振电路及测频电路,以及无线通讯模块,同时给出了内部软件的设计,分析了无线振弦传感器的特性。无线的设计极大的方便了振弦传感器的使用,通过工程实际应用显示,本文设计的基于正弦传感器的桥梁无线应变监测系统稳定、质量可靠、测量数据迅速准确。     

FBG在隧道施工监测中的应用及关键问题探讨

光纤布拉格光栅(FBG)传感技术具有精度高、准分布、实时性、耐腐蚀及抗电磁干扰等独特优势,已在众多工程监测领域中得到应用,但纤细脆弱、交叉敏感的FBG应用到作业环境恶劣和变形规律复杂的隧道工程监测中还有一些关键问题需要解决。探讨了FBG用于在建隧道工程监测中常遇到的封装保护、温度补偿及系统集成问题,提出了相应的解决办法和思路,并以具体工程案例对上述问题进行了分析。研究表明:通过合适的封装和保护可以将埋入式FBG传感器的成活率大幅提高,实现在隧道开挖期间对喷射混凝土的拱架内力、混凝土应变与温度的实时监测。     

Extreme value theory-based structural health prognosis method using reduced sensor data

This paper presents an extreme value theory (EVT)-based structural health prognosis method that can be used for estimating the quantile values of remaining useful life (RUL) of monitored structure with reduced sensor data. Massive sensor data generated from online structural health monitoring system can be utilised to provide more refined prognosis results such as statistical distribution of RULs. By using the moment estimator from EVT, only a small portion of the full sensor data-set is actually used for estimating the quantile values of the RUL. This can considerably cut the computing time required for structural health prognosis. As a requirement for implementing the EVT-based prognosis, monotonicity relation between damage index (either measured or derived from sensor data) and RUL values has to be satisfied though. Common prognosis problems in civil engineering include fatigue cracking in steel structures and steel rebar corrosion in reinforced concrete structures. To illustrate the EVT-based prognosis, the monotonicity condition is shown for the selected degradation models in two case studies involving fatigue life estimation and pitting corrosion life of steel reinforcing rebar, respectively. The results show that EVT-based structural health prognosis method is computationally efficient without loss of much accuracy.     

分布式光纤混凝土梁应变测试研究

分布式光纤由于其长距离、分布式、实时在线监测,适用于大坝、水闸等土木工程结构的健康监测。文中在梁纵向钢筋、混凝土梁外表面分别布置分布式光纤传感器,判定混凝土梁开裂荷载及裂缝分布。研究结果表明:分布式光纤传感器能够对RC梁结构应变、裂缝进行准确的监测;分布式光纤传感器进行结构健康监测是可行的。     

岩层变形检测的植入式光纤Bragg光栅应变 传递分析与应用

 为研究深部岩层的变形及其发展过程,构建光栅–传感器结构–水泥砂浆–岩层的应变传递系统,根据光纤光栅传感器的应变传递理论,分析用于岩石检测的光纤、中间层和岩层力学参数对光栅应变传递率的影响,给出光纤光栅传感器及钻孔参数设计,为工程应用提供依据。研究表明,深孔岩层监测的钻孔直径宜选100 mm左右,光纤光栅传感器的临界长度为149.23 mm。将其应用于济三煤矿第四系松散地层沉降变形监测中,结果表明,光纤光栅传感器可对松散层的应变变化进行实时检测。     

大型铁路站房结构健康监测研究现状评述

铁路站房作为大型公共建筑,具有结构体系复杂、人流高度密集、使用年限长等特点,一旦结构失效,将会造成严重的社会影响。为了有效监测站房结构的健康状况,及时发现站房结构的损伤,最大程度地保障铁路站房的结构安全,有必要对铁路站房结构进行健康监测。结合大型铁路站房工程案例,总结大型铁路站房的组成和结构特点,介绍站房健康监测系统的组成,考虑施工和运营2个阶段,从屋面层、无柱雨棚和承轨层3个部分,分析大型铁路站房主要监测对象和监测内容,并指出健康监测在铁路站房结构应用中有待解决的问题,以期促进健康监测在大型铁路站房结构中的应用和发展。