基于分布式光纤的梁应变与变形检测试验研究

摘要

分布式光纤传感技术之所以广泛应用，主要是与传统的传感器相比，抗电磁干扰强、耐腐蚀、检测范围广；尤其是其分布式测量、全寿命期监测、远程控制、多参数测量等优点使得其发展推广成为必然趋势。然而在实际工程中布设方式、施工方法等都会影响其存活率，只有有效保护及合理设计监测网络才能实现结构整体性能的监测。
　　本文在总结国内外文献学术成果的基础上，对分布式光纤传感技术应用于混凝土梁应变与变形检测进行了研究，主要研究内容和成果如下：
　　首先，根据最新前沿进展，对比分析了传统传感器和分布式光纤传感技术的优缺点，并介绍了课题组研发的光纤复合智能筋。
　　其次，理论分析了布里渊频移与温度、应变的对应关系，推导出检测单一裂缝的方法。总结了基于分布式光纤的两种不同位移计算方法，并通过修正推导出适应离散数据的变形计算公式。
　　再次，设计了两米试验梁的室内加载方案，采用两种分布式光纤、电阻式应变片及百分表同时进行监测。结果表明，基于PPP-BOTDA的分布式光纤传感技术对混凝土梁应变、开裂和变形的检测效果明显，验证了该技术在结构应变及变形监测中的感知性能和可行性。
　　最后，依托实际工程，将PPP-BOTDA技术应用于清江一桥挂梁的荷载试验中，对应变和位移的监测进行探究。试验结果表明，PPP-BOTDA光纤传感技术相对传统仪器能够更精确地监测挂梁的应变与变形状态，可以应用于桥梁的荷载试验。

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1 绪 论

1.1 引言

1.2 基于布里渊散射的分布式光纤传感技术

1.3 BOTDA传感技术在土木工程领域的研究现状

1.4 本文研究的主要内容

2 分布式光纤传感中应变、温度与开裂的机理研究

2.1 基于分布式光纤技术的应变和温度的传感机理

2.2 利用分布式光纤检测混凝土开裂的方法

2.3 小结

3 基于分布式光纤的梁变形计算理论

3.1 二次积分法

3.2 共轭梁法

3.3 修正共轭梁法

3.4 小结

4 基于PPP-BOTDA的混凝土梁应变与变形检测试验研究

4.1 引言

4.2 试验设计与试验过程

4.3 ANSYS有限元分析

4.4 试验结果分析

4.5 小结

5 基于PPP-BOTDA的清江一桥荷载试验检测应用研究

5.1 工程概况

5.2 试验设计与试验过程

5.3 MIDAS有限元分析

5.4 试验结果分析

5.5 小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献