工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測中光纖傳感技術(shù)與疲勞損傷研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)在橋梁、隧道、高層建筑、航空等領(lǐng)域得到廣泛的研究與應(yīng)用。光纖傳感器作為一種新型的性能優(yōu)越的傳感器，由于具有質(zhì)量輕、體積小、靈敏度高、耐腐蝕、傳輸頻率帶寬、抗電磁干擾、可以實(shí)現(xiàn)分布式測量等特點(diǎn)已被大量應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測中，并得到迅猛發(fā)展。分布式光纖傳感技術(shù)突破了傳統(tǒng)的點(diǎn)式傳感的概念，可以分布式連續(xù)監(jiān)測結(jié)構(gòu)的應(yīng)變信息，為建筑、橋梁、飛機(jī)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測和損傷識別提供了強(qiáng)有力的手段。
　　本文針對光

2、纖傳感技術(shù)在工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測應(yīng)用及理論分析中存在的問題，進(jìn)行了分布式光纖傳感技術(shù)粘貼工藝試驗(yàn)，對光纖應(yīng)變傳遞的影響因素、誤差分析與修正方法以及工程結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的疲勞損傷方法等進(jìn)行了研究。主要研究內(nèi)容包括：
　　(1)介紹了基于BOTDA的光纖傳感技術(shù)基本原理、傳感器分類和光纖應(yīng)變的傳遞機(jī)制。介紹了已有的光纖傳感器應(yīng)變傳遞理論研究，主要為各個物理參數(shù)對光纖傳感器平均應(yīng)變傳遞率的影響。
　　(2)通過桿構(gòu)件拉伸試驗(yàn)和四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，進(jìn)

3、行了分布式光纖傳感器布設(shè)工藝對于應(yīng)變傳遞誤差的影響研究。進(jìn)行了膠層厚度、膠層粘貼長度等布設(shè)工藝參數(shù)對光纖信號傳遞的影響分析，并對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了應(yīng)變傳遞函數(shù)擬合，得出了光纖測量應(yīng)變與應(yīng)變傳遞影響參數(shù)之間的函數(shù)表達(dá)式。提出了提高應(yīng)變傳遞率、減小測量誤差、以及優(yōu)化分布式光纖應(yīng)變監(jiān)測布設(shè)工藝的方法。
　　(3)建立了表面粘貼式光纖有限元模型，理論分析了膠層厚度和膠層長度等參數(shù)對光纖應(yīng)變傳遞能力的影響。將試驗(yàn)結(jié)果與有限元數(shù)值模擬進(jìn)行了對比綜

4、合分析，針對光纖應(yīng)變傳感器由于布設(shè)工藝引起的測量誤差進(jìn)行了誤差分析計(jì)算，提出了光纖應(yīng)變傳遞誤差的修正方法。
　　(4)介紹了江陰大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)光纖應(yīng)變傳感器的布置及相關(guān)參數(shù)。在江陰大橋結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)記錄的應(yīng)變時程數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析了橋梁鋼箱梁主要部件在正常交通車輛荷載作用下和誤差修正后的疲勞應(yīng)力譜特征，并對兩者的差異進(jìn)行了對比分析。
　　(5)對江陰大橋的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得到任意一天相應(yīng)應(yīng)力幅下的循環(huán)次數(shù)，進(jìn)而得