基于光纤Bragg光栅传感技术的锚索预应力监测可行性研究

摘要

预应力锚索加固技术是目前岩土工程高边坡加固中普遍应用的支护技术之一，其经济、高效的特点决定了在工程领域的广泛应用。而对预应力锚索监测技术及其预应力分布规律的深入研究，可以更好的为研究预应力锚索支护理论提供更准确的数据支撑，确保锚固工程的安全运营。
　　本文对目前的一些锚索（杆）的监测技术进行了大致的介绍。在室内拉拔试验的基础上，验证了光纤Bragg光栅监测技术可以监测锚索的受力变化。并在光纤Bragg光栅监测技术可行的基础上，验证了光纤Bragg光栅监测技术是可以检测到锚索损伤的。以及以室内模拟试验的形式，利用光纤Bragg光栅监测技术研究了锚索孔道弯曲对锚索预应力传递的影响。锚固段是锚索工程的关键部位，需要浇筑水泥砂浆，为确保光纤光栅传感器在锚固段能够正常工作，先后进行了多次室内圆筒混凝土浇筑模拟真实环境试验，成功研制出光纤光栅监测保护装置，并在此基础上研究分析出预应力锚索预应力传递规律。
　　试验结果表明：在应变体残余应变消除的基础上，通过分级张拉对监测锚进行标定后，光纤Bragg光栅监测技术用于预应力锚索监测是可行的；光纤Bragg光栅监测技术可以对锚索损伤进行检测，并且与锚索缺陷距离最近的应变体上的光纤传感器测得的应变变化最大；锚索孔道弯曲严重影响锚索预应力的传递，随着张拉力的增大，摩阻力越来越大，预应力在弯曲处的损失也越来越大，设计荷载为150kN时，在孔道弯曲处预应力的损失率为5.27％；在理想条件下，锚索预应力随深度的增加损失严重，设计荷载为150kN时，锚固深度50m处的预应力只有设计值的3.94%。由于光纤Bragg光栅监测系统可以实现24小时在线监测，以及其耐腐蚀、抗电磁干扰等特性能够满足长期服役，因此以后可广泛应用于岩土工程中边坡支护的安全监测中，并可在锚索失效前进行预警，避免事故发生。

目录

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2研究意义

1.3国内外研究现状

1.4 论文主要研究内容

1.5研究技术路线

第2章光纤Bragg光栅监测技术理论及预应力锚索全长应力监测第2章技术方案研究

2.1光纤Bragg光栅监测理论

2.2预应力锚索全长应力监测技术方案研究

2.3预应力锚索沿程受力变形监测技术试验方案

第3章监测技术可行性试验研究第3章

3.1概述

3.2 应变体变形与锚索受力相关性研究

3.3 应变体残余应变及消除方法研究

3.4消除残余应变的有效荷载及张拉次数的试验研究

3.5 应变体受力变形数值模拟研究

3.6本章小结

4.1 前言

4.2锚索缺陷的监测可行性试验

4.3 锚孔孔斜变化对锚索张拉影响的室内模型试验

4.4拟真实工程环境的锚索预应力沿程损失模型试验研究

4.5本章小结

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录：发表论文和专利