光纤传感器在预应力混凝土结构检测中的应用研究

摘要

光纤光栅传感器是一种全新的传感技术，对预应力钢绞线的应力损失的结构诊断技术是目前重大工程损伤检测的发展趋势，二者的紧密结合，将使结构的长期健康监测与完全诊断成为可能。因此深入开展光纤光栅传感器技术在重大工程结构中应用研究，研制一种预应力光纤光栅传感器的钢绞线在预应力混凝土结构中对预应力损失的监控和检测，在结构健康检测系统应用上都具有重大意义。
　　本课题拟采取试验和理论分析:包括针对不同的光纤光栅应变传感器的特点以及应变传递理论，制作出φ15.2的光纤传感筋材料，采取相应力学试验，验证其力学性能，包括复合筋的受力重复性、应变传感性、应变可靠性以及预应力光纤传感钢绞线的应力松弛性能;对新型材料进行试验论证之后，将应用于模型试验中。本文制备了3.4m长的无粘结预应力混凝土梁构件，将制备的预应力光纤传感钢绞线使用，光纤传感筋通过光纤调解仪分析波长和应变变化，对无粘结预应力混凝土梁应力损失情况进行全程监控，对无粘结预应力混凝土表面粘贴电阻应变计和光纤光栅传感器，通过预应力梁的受弯试验，对所测应变值与理论计算值进行对比分析，验证光纤光栅传感器比传统检测的电阻应变片的更具优越性和精确度。然后采用数值模拟分析软件MIDAS Civil对钢绞线在无粘结预应力混凝土梁受弯性能中对预应力钢绞线的应力损失进行计算并建立相适应的分析模型，通过计算机计算求解;结合光纤光栅传感筋与普通钢绞线的应变传感器的对比实验，分析比较出预应力光纤传感筋的优越性能，并验证在土木工程检测技术中应用，完善和改进结构健康检测系统。最后总结分析光纤光栅传感器和预应力光纤传感筋应变传感器的优越性和在土木工程应用中的重要性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 光纤布拉格光栅传感器的基本原理

2．1 光纤布拉格光栅传感器

2．1．1 光纤布拉格光栅的基本结构

2．1．2 光纤光栅传感器的传输原理

2．1．3 光纤光栅传感器的特点

2．2 光纤布拉格光栅传感灵敏度误差分析

2．2．1 光纤布拉格光姗应变传感灵敏度误差分析

2．2．2 光纤布拉格光栅温度传感器灵敏度误差分析

2．3 本章小结

3 预应力光纤传感筋的力学性能试验

3．1 预应力光纤传感筋

3．2 预应力光纤传感筋的制备

3．3 预应力光纤传感筋可靠性试验

3．4 预应力光纤传感筋受力重复性能试验

3．5 预应力光纤传感筋拉伸性能试验

3．6 预应力光纤传感筋的松弛性能试验

3．7 本章小结

4 预应力损失计算

4．1 无粘结预应力损失的概念

4．1．1 无粘结预应力筋的有效预应力

4．1．2 张拉控制应力

4．2 模型的建立

4．3 预应力损失的计算结果分析

4．4 本章小结

5 光纤传感器在预应力混凝土梁受弯试验中的应用研究

5．1 试验概况

5．1．1 试验研究目的

5．1．2 试验构件的设计

5．1．3 试件的制作

5．1．4 测试内容

5．1．5 温度补偿

5．2 试验过程

5．2．1 安装测量仪表

5．2．2 试验加载

5．3 试验结果与分析

5．3．1 应力损失分析

5．3．2 受弯性能分析

5．3．3 施工工艺分析

5．4 本章小结

6 结论与展望

6．1 本文主要研究结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢