應(yīng)用于混凝土橋梁裂縫監(jiān)測中光纜的研究.pdf

1、裂縫是混凝土橋梁損傷達(dá)到一定程度的集中體現(xiàn)，裂縫的發(fā)生具有隨機(jī)性，混凝土橋梁如果發(fā)生裂縫，必將造成嚴(yán)重的損失，所以針對(duì)混凝土橋梁裂縫監(jiān)測的研究就變得更加重要。
　　本文從分布式光纖傳感器的原理出發(fā)，介紹了分布式光纖傳感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和未來發(fā)展。詳細(xì)介紹了基于光時(shí)域反射(OTDR)技術(shù)的分布式光纖傳感系統(tǒng)的基本原理和性能指標(biāo)，分析了各種性能指標(biāo)對(duì)OTDR測試結(jié)果的影響，提出了優(yōu)化OTDR性能指標(biāo)的措施。同時(shí)針對(duì)OTDR的測試曲線

2、進(jìn)行了理論研究，對(duì)一些典型測試現(xiàn)象進(jìn)行了理論分析。
　　分布式光纖傳感系統(tǒng)是利用光纖作為傳感元件和傳輸介質(zhì)，由于光纖自身比較脆弱，不僅在施工過程中很容易發(fā)生折斷，而且在后期維護(hù)中也很容易受到外界環(huán)境的破壞，以至于影響使用壽命和精確度，如果對(duì)于使用壽命比較長的混凝土橋梁，使用光纖作為傳感元件不適用，所以本文采用光纜代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光纖作為傳感元件，實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土橋梁的健康狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。由于光纜自身的結(jié)構(gòu)，當(dāng)橋梁發(fā)生裂縫時(shí)，裂縫對(duì)光纜產(chǎn)生的作

3、用力在傳遞到光纜內(nèi)部光纖時(shí)會(huì)被不斷削弱。因此，本文利用有限元軟件(ANSYS)建立光纜應(yīng)力傳遞有限元模型，利用有限元分析法分析光纜的應(yīng)力傳遞特性，從而選擇出能夠適用于橋梁裂縫監(jiān)測的光纜。
　　當(dāng)混凝土橋梁發(fā)生裂縫的時(shí)候，裂縫會(huì)使橋梁表面敷設(shè)的光纜產(chǎn)生彎曲，進(jìn)而使該彎曲段的后向散射光功率損耗加強(qiáng)，這一變化會(huì)反映在OTDR測試曲線上，通過觀察OTDR測試曲線就可以監(jiān)測到損耗發(fā)生的位置（即裂縫發(fā)生的位置），從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土橋梁損傷程度

4、識(shí)別與損傷定位。本文通過對(duì)裂縫發(fā)生時(shí)對(duì)光纜造成的彎曲損耗與曲率半徑之間的關(guān)系進(jìn)行理論分析，利用MATLAB對(duì)彎曲半徑與損耗之間的關(guān)系進(jìn)行仿真。
　　在實(shí)際應(yīng)用中，光纜在混凝土結(jié)構(gòu)上的敷設(shè)方式對(duì)混凝土橋梁裂縫的監(jiān)測靈敏度有著很大的影響。本文對(duì)光纜的敷設(shè)方式進(jìn)行了深入的研究，針對(duì)不同的敷設(shè)方式，分別通過實(shí)驗(yàn)來模擬混凝土橋梁裂縫的監(jiān)測，測量裂縫發(fā)生時(shí)光纜內(nèi)部光纖所受的彎曲損耗值。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而選擇出合適的光纜敷設(shè)方式。