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基于OFDR分布式光纤应变传递规律的分析及试验研究
| 论文题名： | 基于OFDR分布式光纤应变传递规律的分析及试验研究 |
| 关键词： | 混凝土桥梁;裂缝监测;分布式光纤应变传递;光频域反射 |
| 摘要： | 混凝土桥梁结构往往会因为开裂影响整个结构的耐久性，而裂缝在一定区域内是随机产生的，一旦混凝土桥梁出现裂缝，结构的抗力性能将逐步降低，最后可能引起桥梁的倒塌，造成严重的经济损失。因此实时监测混凝土桥梁结构裂缝的出现、扩展以及对裂缝的定位在桥梁结构健康监测系统中是十分必要的。以往对混凝土裂缝的监测只能依靠将传统传感器布置在裂缝可能发生的位置或者人工巡查，而基于光频域反射技术的分布式光纤传感器可以粘贴在结构表面或嵌入混凝土结构中，达到传感器全方面覆盖监测结构的裂缝。但无论是表面粘贴式还是内埋式，应变由结构传递到光纤时都会受到中间层的影响，目前对分布式光纤传感器应变传递规律的实测研究相对较少。 本文从分布式光纤应变传递的理论出发，建立了应变传递模型，分析了分布式光纤传感器应变传递率的影响因素，并基于光频域反射技术（OFDR）对分布式光纤传感器进行了两方面的试验研究：将分布式光纤传感器粘贴在等强度梁上，对光纤粘贴长度、宽度和胶体下部厚度等因素进行了分析与研究；在钢筋混凝土梁表面粘贴了两种不同布置方式的光纤验证了分布式光纤传感器裂缝监测能力，沿梁长度方向粘贴光纤监测梁的弯曲裂缝，沿中轴线45度方向粘贴光纤监测支座处剪切裂缝。根据试验结果及理论结果的综合分析，本文研究得出的主要结论概述如下： （1）通过对应变传递模型的分析及应变传递公式的推导，发现分布式裸光纤监测应变具有顶端效应。对光纤粘贴宽度、光线粘贴长度、胶体下部厚度和胶体剪切模量四个参数进行分析，结果表明提高应变传递率主要依靠光纤粘贴长度和胶体剪切模量。 （2）对光纤粘贴长度和胶体剪切模量两个参数开展了等强度梁试验，结果表明在使用光纤对结构基体进行监测时需选择高剪切模量的胶体及粘贴长度应至少大于20cm来提高应变传递率，实现良好的监测效果。 （3）开展了混凝土裂缝监测试验，对混凝土梁的弯曲裂缝和剪切斜裂缝进行了监测，通过对应变值、裂缝位置、裂缝产生时间、开裂程度这几个指标的分析证明OFDR技术可以精确的定位裂缝位置，实现对结构的健康监测及损伤识别。 |
| 作者： | 王钰茹 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 田石柱 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 苏州科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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