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基于分布式光纤传感器的损伤后加固钢梁的监测研究
| 论文题名： | 基于分布式光纤传感器的损伤后加固钢梁的监测研究 |
| 关键词： | 桥梁结构;健康监测;损伤后加固钢梁;光纤传感器;有限元模拟 |
| 摘要： | 桥梁结构健康监测是结构健康监测的一个重要分支，能够对桥梁整体或局部进行实时的状态监测，对桥梁的一些突发状况作出提前预警，保障交通顺畅与人民的生命财产安全。此外，健康监测还能对已产生或者即将产生的损伤进行识别，为维修提供相应的建议，大大减少了桥梁的维修运营的费用。以往的监测系统中所使用的传感器元件通常是点式的，测量范围很小，很难对结构进行整体的有效识别。分布式光纤传感器自诞生以来就成为研究和应用的热门，不管是局部还是整体上都能进行有效地监测。此外，碳纤维布因具有质量轻、强度高等优点，在对结构的损伤加固方面具有广泛的运用。本文基于以上内容，使用OFDR分布式光纤传感器，对损伤后加固钢梁进行了健康监测研究，同时也进行了有限元数值分析。具体内容如下： 1、对分布式光纤传感器的应变传递研究。在等强度梁上分别以多种方式粘贴上碳纤维布，然后在表面粘贴光纤，通过分级加载，分别测出光纤以及梁的应变值，最后经过数据处理得到各自的应变传递系数。 2、对Ko位移理论的算法研究。Ko位移理论能通过结构表面的应变重构出结构的变形挠度值，但是计算过程繁琐需要将其编译为算法。通过在等强度梁上布置位移计和应变片，采集到相应的数据，通过算法重构出梁的挠度值，并与真实挠度值进行对比。结果表明，重构值与真实值误差很小，Ko位移理论适用于实际工程。 3、对损伤后加固的钢梁进行了监测研究。在工字钢梁下翼缘板的L/3和2L/3处进行切割，然后在下翼缘板上部纵向贴上光纤，在下翼缘板底面L/3处贴上碳纤维布进行加固，采集光纤所测得的应变数据。通过数据处理进行了损伤识别研究，并对梁的状态进行了实时的监测与分析。 4、通过有限元软件Abaqus对钢梁试验进行了有限元数值分析。在有限元计算中通过设置材料的本构模型，模拟了钢梁在加固时的力学性能变化。将模拟结果与试验结果进行对比，验证了有限元数值分析的可靠性。 |
| 作者： | 夏力 |
| 专业： | 建筑与土木工程(桥隧) |
| 导师： | 王大鹏 |
| 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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