基于POF-OTDR的混凝土坝裂缝监测复用能力分析

摘要

塑料光纤由于弥补了石英光纤容易断裂的缺点,且具有大直径、低成本、高可塑性、良好韧性等优良特性,在结构裂缝监测领域具有良好的前景.将塑料光纤应用于以混凝土坝为代表的大体积混凝土结构裂缝监测时,不仅要求其能够感知单条裂缝的产生,更需要其具有对结构多处开裂的感知和持续监测能力.为了研究塑料光纤对混凝土结构多条裂缝的监测能力,设计了一套模拟结构出现不同角度裂缝的试验装置,采用光时域反射技术进行了力光转换特性试验,并利用试验结果推导了单支塑料光纤对裂缝监测的复用能力.试验结果显示,塑料光纤对裂缝开展的感知敏感性随塑料光纤与裂缝的夹角和裂缝开度的增大而降低.理论分析表明,塑料光纤的复用能力和敏感性之间存在相互制约关系,即塑料光纤与裂缝夹角较大时,敏感性较大,而复用能力较小,反之亦然.基于以上分析,以某混凝土坝为例结合两种不同敏感程度的布设方式计算了各坝段开裂情况对光时域反射动态范围的消耗量,验证了以上结论,并对塑料光纤在混凝土坝中的实际裂缝监测能力进行了探讨和评估.分析表明,塑料光纤虽具有较好的裂缝监测复用能力,为避免出现裂缝漏检的情况,实际应用中建议首尾两端探测和分坝段布设多条塑料光纤.