新型光纖光柵傳感器的開發(fā)及某鋼結(jié)構(gòu)梁改造全過程的監(jiān)測與分析.pdf

1、多年來，土木工程事故頻發(fā)，為了保障大型工程、重點工程及復(fù)雜工程等項目在建設(shè)、運營和改造中的結(jié)構(gòu)安全性、完整性和耐久性，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測已成為必然要求和必要手段，近年來，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測已成為土木工程學(xué)科發(fā)展的一個重要領(lǐng)域和研究熱點。由于光纖光柵傳感器優(yōu)越的性能，在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中逐步取代傳統(tǒng)傳感器成為了首選傳感元件。本文針對實際工程的需要，基于光纖光柵傳感特性開發(fā)了一種夾持式光纖光柵微位移傳感器和一種基于光纖光柵傳感器的溫度自補償型智能螺

2、栓，此外，本文采用了本研究所開發(fā)的光纖光柵傳感器對某大型車間鋼結(jié)構(gòu)大梁的高溫切割改造全過程進(jìn)行了實時可視化監(jiān)測和分析，得出了一系列有用的結(jié)論，本文的研究內(nèi)容主要包括:
　　(1)介紹了本研究所研制的各類光纖光柵傳感器，并基于已有的微型光纖光柵傳感器和實際工程需要開發(fā)了一種夾持式光纖光柵微位移傳感器，并對其進(jìn)行了標(biāo)定，結(jié)果表明此傳感器性能穩(wěn)定，滿足實際工程的需要。
　　(2)基于本研究所研制的光纖光柵傳感器，開發(fā)了一種具有在線

3、監(jiān)測螺栓應(yīng)力變化功能的溫度自補償型智能螺栓。該智能螺栓既能利用毛細(xì)鋼管封裝的增敏型光纖光柵應(yīng)變傳感器的高應(yīng)變靈敏度提高測量精度，又能夠通過具有溫度自補償功能的光纖光柵消除溫度變化減小測量誤差，且一體化設(shè)計使智能螺栓的安裝和數(shù)據(jù)的實時采集更為方便易操作，可廣泛用于不同類型結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件連接處的螺栓應(yīng)力監(jiān)測與抽檢任務(wù)。
　　(3)為保證某大型生產(chǎn)車間鋼框架平臺梁在設(shè)備荷載作用下改造過程中的安全性，采用ANSYS軟件對改造方案進(jìn)行了有限元

4、分析，并采用光纖光柵傳感器對其改造全過程進(jìn)行了實時可視化監(jiān)測。通過鋼梁的有限元結(jié)構(gòu)分析以及高溫切割過程中鋼梁溫度場分析，確定了鋼梁的切割方案，同時為相應(yīng)高溫環(huán)境下的結(jié)構(gòu)實時監(jiān)測方案設(shè)計、傳感器的布設(shè)以及實時監(jiān)測預(yù)警閥值的設(shè)定提供了依據(jù)。監(jiān)測過程中實時獲取了現(xiàn)場鋼梁的工作狀態(tài)，并對實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了快速分析和評價，從而判斷鋼梁的安全性，以保證鋼梁切割過程的順利進(jìn)行。監(jiān)測結(jié)果表明，根據(jù)監(jiān)測方案可以快速評價鋼梁的受力狀態(tài)，為切割機(jī)的前進(jìn)速度提