BOTDR检测钢筋混凝土梁分布式应变的试验研究

为了验证基于布里渊光时域反射计(简称BOTDR)的光纤传感技术应用于桥梁健康监测的可行性,本文在钢筋混凝土简支梁的钢筋和混凝土表面布置了分布式光纤传感系统,对各级荷载作用下构件混凝土和钢筋的应变分布进行了在线监测。试验结果表明,BOTDR光纤传感技术能够准确监测试验梁的应变,并可识别梁的结构性破坏,可以应用于桥梁的健康监测。     

分布式光纤传感器监测预应力锚索应力状态的试验研究

对预应力锚索应力分布状态的监测一直是岩土预应力锚固工程中的难题之一，而布里渊光时域反射计（BOTDR）光纤应变传感技术是一项新型光电监测技术，可对光纤及其附着支护表面的轴向应变实现分布式监测，因此研究如何将其应用于岩土工程预应力锚固体系的应力监测具有重要的理论意义与工程价值。分别对1根钢铰线锚索与3根基纶纤维增强复合塑料（AFRP）锚索进行了应力状态监测试验，分布式应变采样点最小间距为5cm。测试结果表明，分布式光纤传感器具有较高的测量精度，光纤传感器与应变计测量结果之间的相对误差小于3．8％。在张拉锚固阶段，1根钢铰线锚索的预应力损失为8．8％，3根AFRP锚索的预应力损失小于6．08％；30d后钢铰线锚索预应力损失为11．1％，AFRP锚索预应力损失小于10．3％。由此可见，将BOTDR分布式光纤传感技术应用于岩土工程预应力锚索的应力分布状态监测具有广阔的前景。     

分布式光纤传感技术在钻孔灌注桩检测中的应用

布里渊光时域反射计(BOTDR)是近年来国际上研发成功的一项新型的分布式光电传感技术,该技术已开始广泛地应用于结构体的温度、应变、应力检测。尝试将这一技术应用于钻孔灌注桩试桩中桩身轴力分布、侧摩阻力分布及桩端阻力等的检测;研发了一套传感光纤的埋设工艺;提出了一种基于小波分析和移动平均法的BOTDR检测数据频谱处理方法;通过一个工程实例对这一技术应用于钻孔灌注桩检测的可行性进行了论证。研究结果表明:基于BOTDR光纤传感技术的钻孔灌注桩桩基分布式检测是一个十分有效的方法,它与传统的钢筋计、土压力盒等点式检测技术相比,具有分布式、一端检测、不需回路、长距离、耐久性好、成活率高、抗干扰强和与被测物协调性能好等优点,可作为一种新型的分布式桩基检测技术加以推广。     

浅谈分布式光纤岩土工程监测技术

基于布里渊光时域反射计（BOTDR）的工作原理,介绍了光纤测试技术是近年来国际上研发成功的一项新型的分布式光电传感技术。实践证明通过该技术,将传感光纤按照一定的工艺粘贴在埋置于土体中的测斜管上,由传感光纤实测的应变分布,可以实现深部土体水平位移的在线监测。     

基于BOTDA的锈蚀梁钢筋应力监测及有限元分析

对简支钢筋混凝土梁进行全过程静力加载试验,采用基于布里渊光时域分析计的光纤传感技术监测钢筋应变。比较分析了钢筋局部锈蚀对应变分布的影响规律,并对简支梁的锈蚀位置进行了识别。结果表明,基于布里渊光时域分析计的光纤传感技术能够有效监测钢筋锈蚀状况。依据锈蚀钢筋混凝土本构关系,利用ANSYS大型有限元分析软件,对锈蚀钢筋混凝土梁的受力性能进行了模拟,模拟结果与试验结果一致,说明采用有限元方法分析锈蚀梁受力性能正确有效,同时也验证了试验结果。     

抗滑桩变形监测及位移确定研究

针对抗滑桩深部变形监测中存在的问题,提出应用布里渊光时域反射计(BOTDR)技术监测抗滑桩深部变形及根据监测数据确定抗滑桩的位移。通过分析抗滑桩位移与其他物理量之间的关系,结合BOTDR监测抗滑桩应变特征,建立抗滑桩位移与应变之间的二次积分函数关系,并在假设基础上,给出边界条件和解析过程。通过对浙江省诸永高速公路红岩村I号滑坡抗滑桩BOTDR监测的实施及监测结果的计算,并与抗滑桩测斜监测结果对比,对基于BOTDR的抗滑桩位移确定计算模型进行了验证。研究结果表明：通过BOTDR技术监测抗滑桩的深部变形是可行的,抗滑桩的位移确定计算模型一定程度上能够满足工程需要,并且将光纤沿抗滑桩竖向受力钢筋布置,由其监测结果对位移进行计算较为准确。最后,对基于BOTDR技术确定抗滑桩位移的光纤铺设位置选取给出建议。本研究对推动BOTDR监测技术在抗滑桩以及相关桩基工程监测中的应用及数据使用方面具有参考和借鉴价值。     

基于BOTDR的锚杆拉拔试验研究

对锚杆应力分布状态的监测一直是岩土锚固工程中的难题之一。针对基于布里渊光时域反射计分布式光纤传感技术的特点设计了传感光纤的布设方案及安装工艺;结合锚杆拉拔试验,分析了这一技术用于锚杆应力状态监测的可行性。结果表明:基于BOTDR的分布式光纤传感技术具有结构简单、易于布设安装和测量范围大的优点,可以直观地得到锚杆在各级荷载下锚杆的通体应力、应变分布特征,试验中获得的多项测试数据的规律性都较好,该技术在锚杆应力应变分布状态的长期监测中具有广阔的应用前景。     

星;天津大学精密仪器与光电

庸こ萄г?天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津大学精密仪器与光电子工程学院 天津300072,天津300072,天津300072,天津300072分布式光纤传感器;;光时域反射仪;;布里渊散射;;瑞利散射介绍了分布式光纤传感器的当前进展及发展趋势。总结了基于光时域反射(OTDR,BOTDR,ROTDR)的分布式光纤传感器的原理、优缺点、应用领     

季节性冰冻区高速公路的分布式路基无损检测

通过应用基于布里渊散射的分布式光纤传感技术(BOTDR/A),对鹤岗—大连高速公路,敦化附近ZT05标段的一部分进行了连续分布式路基结构健康监测,监测结果表明,传感器在严酷的施工条件和气候条件下,可以成功存活,并且可以准确监测高速公路的结构特征。     

BOTDR用于钻孔灌注桩轴力与侧摩阻力的计算方法

布里渊散射光时域反射监测技术（Bfillouin Optical Time-Domain Reflectometer,简称BOTDR）是国际上近几年才研发出来的一项用于光通讯和各类构筑物应变监测的尖端技术。与常规的监测技术相比,基于BOTDR分布式光纤传感技术在对钻孔灌注桩检测中体现的特有分布式,具有长距离、实时性、精度高、抗干扰和耐久性等诸多优点。     

可用于结构健康监测的BOTDR光纤变形检出特性试验研究

应用BOTDR检测技术对用于结构物健康监测的光纤变形检出特性进行了试验研究,包括光纤锥重拉伸试验和光纤压缩与拉张试验。通过试验,分析了光纤应变区长度对检测结果的影响,确定了光纤应变检测段长度的选择区间,验证了BOTDR检测光纤压应变和张应变的有效性。     

隧道健康诊断BOTDR分布式光纤应变监测技术研究

布里渊散射光时域反射监测技术是一项新型的光电监测技术,它利用布里渊散射光的光谱技术和光时域测量技术,可对沿光纤的轴向应变进行分布式监测,并具有分布式、长距离、精度高和耐久性长等特点。首先介绍了该监测技术的原理和特点,并以南京市鼓楼隧道健康诊断为例,介绍了该技术应用于该隧道变形监测以及监测的方案,讨论了隧道内环境因素如温差和振动等对监测结果的影响,验证了监测系统的灵敏性,最后对隧道的变形监测结果进行了分析,给出了鼓楼隧道的健康诊断。研究成果表明:该技术应用在隧道安全监测和健康诊断中是十分可行的,也是十分有效的。     

Health Monitoring of Rehabilitated Concrete Bridges Using Distributed Optical Fiber Sensing

Abstract:   It is evident that a health monitoring system (HMS) holds a great deal of potential to reduce the inspection and maintenance cost of existing highway bridges by identifying the structural deficiencies at an early stage, as well as verifying the efficacy of repair procedures. As newly developed techniques, distributed optical fiber sensing (DOFS) have gradually played a prominent role in structural health monitoring for the last decade. This article focuses on the employment of two types of DOFS, namely fiber Bragg grating (FBG) and Brillouin optical time domain reflectometry (BOTDR), into an integrated HMS for rehabilitated RC girder bridges by means of a series of static and dynamic loading tests to a simply supported RC T-beam strengthened by externally post-tensioned aramid fiber reinforced polymer (AFRP) tendons. Before the loading tests, a calibration test for FBG and another one for BOTDR were implemented to, respectively, obtain good linearity for both of them. Monitoring data were collected in real time during the process of external strengthening, static loading, and dynamic loading, respectively, all of which well identified the relevant structural state. The beam was finally vibrated for 2 million cycles and then loaded monotonously to failure. Based on the bending strength of externally prestressed members, ultimate values for the test specimen were numerically computed via a newly developed simplified model, which satisfactorily predicted the ultimate structural state of the beam. And then the alert values were adopted to compare with the monitoring results for safety alarm. The investigation results show a great deal of applicability for the integrated SHM by using both DOFS in rehabilitated concrete bridges strengthened by external prestressing.     

边坡工程分布式光纤监测技术研究

 通过对边坡及其加固工程进行实时、在线监测,可掌握边坡的变形动态,对滑坡进行预警。分布式光纤传感技术与常规监测方法相比具有很大的优越性,如分布式、长距离、实时性和长期稳定性等,可满足加固工程安全监测和滑坡早期预警的要求。对布里渊光时域反射技术(BOTDR)的测量原理和优点进行介绍,设计一套基于BOTDR的新型分布式边坡监测系统,详细阐述工程应用中传感光纤的布设方法、光纤保护和温度补偿技术等。通过将传感光纤按一定的方式布设在加固工程及坡体内,并相互连接构成基于BOTDR的边坡分布式光纤监测系统,进而实现对整个边坡的远程分布式监测。以实际工程为例,对边坡分布式变形监测结果进行分析。结果表明,基于BOTDR技术的边坡分布式光纤监测系统能够准确地反映边坡及加固工程的变形情况,具有显著的优越性,可用于边坡稳定性的监测和预报。     

长距离光纤传感技术在地铁隧道监测中的应用

分析了地铁隧道结构的变形特点,提出了BOTDR长距离光纤传感技术应用到地铁隧道结构健康监测方案中,具有全程、实时、抗干扰、耐久等优点。采用钢管外包混凝土模型模拟隧道结构,检验了长距离光纤传感系统的应变检测性能。     

结构健康监测技术在超大跨城市钢箱梁高架桥变形监测中的应用

大跨径桥梁的轻柔化及形式与功能的复杂化,使桥梁结构健康监测技术成为国内外工程界的研究热点.通过在L32联钢箱梁内部布设分布式监测光纤,构建神经网络式桥梁智能监测系统,实现城市大跨度钢箱梁桥梁受力变形状态的在线安全监测;并通过及时处理分析监测数据,随时掌握桥梁的安全状况,能够实现长期运营阶段的在线监测.