水工混凝土結(jié)構(gòu)體裂縫光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)試驗(yàn)研究

2.3萬字 59頁(yè) 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘 要
混凝土是水利工程中使用最廣泛的建筑材料，但是，混凝土的應(yīng)變特性決定了裂縫的出現(xiàn)很難避免。裂縫會(huì)破壞結(jié)構(gòu)的整體性，降低結(jié)構(gòu)的承載能力，直接危害結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此，水工混凝土結(jié)構(gòu)體的裂縫監(jiān)測(cè)對(duì)保障結(jié)構(gòu)的安全具有重要意義。但混凝土裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展具有很大的時(shí)空隨機(jī)特性，常規(guī)的點(diǎn)式手段存在較大局限性，而分布式光纖傳感技術(shù)能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體裂縫的空間立體監(jiān)測(cè)和連續(xù)性監(jiān)測(cè)，已成為各國(guó)競(jìng)相研發(fā)的大型水利土木工程健康診斷與監(jiān)測(cè)的重要傳感技術(shù)。本文借助模型試驗(yàn)，開展了水工混凝土裂縫光纖監(jiān)測(cè)技術(shù)研究，主要內(nèi)容和成果如下：
分析了混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生及其擴(kuò)展機(jī)理，闡述了光纖傳感的基本原理、光纖的基本結(jié)構(gòu)及基本特性。
對(duì)Bragg光柵、光時(shí)域反射計(jì)（OTDR）及布里淵光時(shí)域分析（BOTDA）幾種主要的分布式光纖傳感技術(shù)的原理和適用性進(jìn)行了分析論述，以選擇合適的技術(shù)進(jìn)行混凝土裂縫監(jiān)測(cè)試驗(yàn)。
研究了基于PPP-BOTDA分布式光纖傳感的裂縫監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過試驗(yàn)驗(yàn)證了該技術(shù)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫監(jiān)測(cè)的可行性。
試驗(yàn)結(jié)果顯示：光纖布里淵頻移隨著光纖溫度的升高而相應(yīng)的增加，二者呈一次線性關(guān)系，其溫度系數(shù)為0.3754MHz/oC；光纖布里淵頻移和應(yīng)變曲線峰值與混凝土開裂位置具有很好的對(duì)應(yīng)性，峰值的大小又可以表征出裂縫寬度的大小，光纖與裂縫正交時(shí)的應(yīng)變系數(shù)為0.0508MHz/με。根據(jù)光纖布里淵頻移和應(yīng)變峰值的位置能夠判斷出裂縫發(fā)生的位置，實(shí)現(xiàn)混凝土裂縫的實(shí)時(shí)、在線、連續(xù)的分布式監(jiān)測(cè)。



關(guān)鍵詞：水工混凝土結(jié)構(gòu)；裂縫監(jiān)測(cè)；PPP-BOTDA；模型試驗(yàn)