基于FBG的某客站轨道层混凝土施工监控

FBG(光纤光栅)传感器具有体积小、质量轻、灵敏度高、耐腐蚀、抗电磁干扰等诸多其他传感器所不具备的优点,非常适合埋入混凝土结构进行温度及应变监测。采用埋入式光纤光栅应变传感器对大体积混凝土内部应变变化进行监测,可以直观、及时准确地获知结构状态,及时采取措施可以预防大体积混凝土结构的开裂。本文结合哈尔滨西客站P-Q-R轨道层大体积混凝土结构工程实例介绍了光纤光栅应变传感器在大体积混凝土施工阶段的应变监测中的应用。     

采用光纤传感技术的土木结构应变监测

近年来，对于重要土木工程结构的健康监测越来越受到人们的重视，光纤传感器由于具有体积小、重量轻、柔软、灵敏度高、抗电磁干扰等优点，正逐渐被应用到土木工程领域中犤１犦。光纤Bragg光栅（FBG）是近年来出现的一种新型光学器件，应用光纤Bragg光栅传感器进行土木工程结构的应变测量时，能够克服电阻应变片难于埋入、存活率低等缺点，可对混凝土结构的内部应变进行测量犤２，３犦。本文叙述将封装的光纤Bragg光栅传感器埋入钢筋混凝土结构内部，在结构破坏实验中监测应变的变化历程。１光纤光栅的封装与传感特性光纤Bragg光栅通常写…     

黑龙江呼兰河大桥的光纤光栅智能监测技术

对光纤光栅波长变化与应变的关系进行了理论分析,并通过材料试验和等强度梁试验加以验证;研究了光纤光栅的布设工艺,并在黑龙江省呼兰河大桥预应力箱形梁的施工过程中成功地布设了12个光纤光栅应变传感器与3个温度传感器;布设的传感器监测了预应力箱形梁张拉过程的钢筋应变历程,以及箱形梁静载试验的钢筋应变增量与分布;大桥建成后,利用布设的光纤光栅应变和温度传感器对呼兰河大桥进行了阶段性运营监测,监测了车辆荷载下的应变历程和大桥温度变化过程。监测结果表明埋入的光纤光栅可以方便地监测汽车的流量及其可能的疲劳损伤,为桥梁结构的健康诊断提供依据。一年多的考验表明,光纤光栅的稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康监测的要求,性能明显优于传统的电阻应变片。     

基于FBG传感器的桥梁结构应变监测

文章通过在桥梁模型中埋入光纤布拉格光栅传感器,验证FBG传感器可应用于桥梁结构的应变监测。首先介绍了光纤传感技术、国内外的发展现状及应用,比较了目前较为常用的两种光纤传感器:光纤光栅传感器、光纤法珀传感器。接着着重介绍了本次试验所用的FBG传感器,然后通过对桥梁模型的结构分析确定监测内容,并进行应力分布研究,在此基础上完成对FBG传感器的优化布设。最后,通过对数据的采集和评估验证监测系统可行性。应用结果表明,FBG传感器系统可以很好地反映桥梁结构应力变化,能够实现对桥梁结构健康监测。     

国家会展中心预应力混凝土结构健康监测

对国家会展中心大空间展厅的预应力混凝土框架结构进行了长期的健康监测。通过在结构中埋设应变-温度传感器实时监测结构中混凝土的应变和温度,通过埋设穿心式压力传感器实时监测预应力筋束的锚下有效预压力,锚下预压力在施工时即进行监测,混凝土的应变和温度在1层结构施工初步完成且监测系统安装调试完成后进行测读,均持续监测至混凝土结构施工完成后2.5年。结构健康监测为了解国家会展中心预应力混凝土结构的工作状态提供了实测数据支撑,对于确保施工阶段及使用阶段结构的安全、适用起到了很好的作用,且混凝土应变、温度、预应力束锚下有效压力的实测数据的分析结果对工程实践与研究具有参考意义。     

混凝土结构埋入式光纤应变传感器的耐用性解决方案

埋入式光纤应变传感器在混凝土结构的健康监测中应用日益广泛,但其有效寿命远低于结构的使用寿命,不能实现对结构的全周期监测。基于可更换的思路,提出了一种新型的传感器设计方案,通过对老化的主要应变传感部件(光纤光栅、基底和传输光纤)进行更新来使应变监测得以长期连续进行,从而简便可靠地解决了埋入式光纤应变传感器的耐用性问题。     

应变传感器在混凝土工程监测中的应用

将应变传感器埋入混凝土轴心受压柱当中,测出了混凝土柱受压至破坏所产生的应变变化,通过试验发现,传感器的封装材料与光栅之间、传感器与混凝土柱之间的协调性比较好,因此可将该种传感器应用于混凝土构件使用过程中的监测。     

埋入混凝土的自感知水泥基传感器受力分析

采用有限元软件ANSYS分析了尺寸、电压电极间距和表面粗糙度对镍粉水泥基传感器与其周围混凝土应力/应变协调性的影响,进而对该传感器的制作参数进行了优化,并对优化传感器埋入混凝土后其自身及周围混凝土的受力状态进行了分析.结果表明:镍粉水泥基传感器的合适尺寸为20mm×20mm×40mm,电压电极间距为5mm,并尽量使其表面粗糙;镍粉水泥基传感器埋入混凝土中的受力状态近似于单轴受力状态,其与周围混凝土的应力差别较大,应变基本协调,将其应用于混凝土结构健康监测时需对测试结果进行修正.     

用于混凝土结构的光纤应变传感器的封装和保护技术

光纤应变传感器已在混凝土结构的健康监测中获得了广泛应用,但传感器的封装和保护技术还不够成熟,直接影响了工作表现.在此对用于混凝土结构的光纤应变传感器现有的封装和保护技术进行了全面的综述,深化了对传感器的封装和保护问题的认识,进而指明了耐用性问题是封装技术中有待解决的关键问题,同时对埋入式布设的传感器的保护技术还需要进一步的研究.     

混凝土结构埋入式传感器的耐久性研究

埋入式传感器在混凝土结构的健康监测中应用日益广泛,但其有效寿命远低于结构的使用寿命,为了解决这一问题,尽管学者们对传感器的封装和保护方法做了很多研究和探讨,但是若不解决埋入式传感器的更换问题,对结构的全生命周期监测实际上是不可能的.本文介绍了作者最近完成的有关混凝土结构埋人式传感装置的新型专利技术,通过对老化的传感装置进行替换来使应变监测得以长期连续进行,从而简便可靠地解决了埋人式传感器的耐久性问题.为验证专利技术的可行性,设计了相关试验以证明其可行性和实用意义.本文所介绍的专利技术不仅可以实现传感器的替换,而且可以保证替换过程中的连续监测及替换后的测量精度.     

光纤光栅传感器监测混凝土固化收缩实验研究

介绍了光纤光栅应变传感器的基本原理及优点,开发了基于光纤光栅技术的温度传感器与应变传感器,并对它们的工作特性进行了分析;应用裸光纤光栅和自制封装的光纤光栅传感器,监测了混凝土梁固化过程(2~16 h)中混凝土内部的温度变化,以及混凝土内部和钢筋表面的收缩应变.实验结果表明:在使用光纤光栅对混凝土固化期收缩应变监测时必须考虑温度的影响,要进行温度补偿,该监测方法是混凝土养护期恶劣环境条件下收缩应变监测的理想方法,可用于任意尺寸的大体积混凝土固化期温度应变的监测.     

FBG在隧道施工监测中的应用及关键问题探讨

光纤布拉格光栅(FBG)传感技术具有精度高、准分布、实时性、耐腐蚀及抗电磁干扰等独特优势,已在众多工程监测领域中得到应用,但纤细脆弱、交叉敏感的FBG应用到作业环境恶劣和变形规律复杂的隧道工程监测中还有一些关键问题需要解决。探讨了FBG用于在建隧道工程监测中常遇到的封装保护、温度补偿及系统集成问题,提出了相应的解决办法和思路,并以具体工程案例对上述问题进行了分析。研究表明:通过合适的封装和保护可以将埋入式FBG传感器的成活率大幅提高,实现在隧道开挖期间对喷射混凝土的拱架内力、混凝土应变与温度的实时监测。     

Strengthen and real-time monitoring of RC beam using “intelligent” CFRP with embedded FBG sensors

The reinforced concrete (RC) structures strengthened with carbon fiber reinforced polymers (CFRP) have been widely used since they have the prominent characteristics that the structures strengthened with traditional methods cannot compare with. FBG sensors have excellent performances of high sensitivity, interference resistance, corrosion resistance, micro-volume, lightweight and variable form, one-line multi-point monitoring, long distance monitoring etc. Due to the compatibility with CFRP sheets, they can be embedded into the CFRP-strengthened RC beams. In the paper the strain change of CFRP is calculated through monitoring the wavelength change of FBG sensors during load-bearing process of the tested RC beams. Then the theoretically calculated strain of tensile steel and compressive concrete is obtained according to the plane cross-sectional geometric relationship function. It is found that the theoretically calculated strains agree well with the experimental value monitored by FBG sensors. The wavelength signal of FBG sensors embedded in CFRP has a uniform linear relationship with the strain measured by strain gauge. The real-time theoretically calculated load agrees well with the applied load.     

光纤光栅传感器在上海旗忠网球中心施工监控中的应用研究

介绍光纤布拉格光栅传感器的测试原理以及混凝土结构中的埋入工艺.在上海旗忠网球中心双向预应力混凝土看台结构施工期间,将72个光纤光栅传感器埋设结构中,进行了为期8个月的现场施工监控.结果表明:光纤光栅传感器测试值和理论计算值吻合良好;光纤光栅传感器性能稳定、精度高、抗电磁干扰能力强、存活率高,很好地实现了施工长期监控;上海旗忠网球中心看台结构在施工全过程中受力性能良好.     

光纤光栅传感技术在水工结构监测中的应用研究

应用新型光纤光栅传感技术,结合常见水工混凝土结构物的结构特征,采用结构测试、损伤评估等理论,建立了结构健康监测体系,对新型光纤光栅传感器在水工结构健康监测中的应用进行了相关研究,以此解决水工结构监测系统实际应用存在的基本构架技术问题。     

分布式光纤光栅传感技术在混凝土梁监测中的应用

文章首先介绍了分布式光纤光栅传感技术监测混凝土梁的原理,然后进行了实验梁的静载实验。结果表明：通过与理论值、传统电阻式应变片的测量值进行比较,光纤光栅传感器的测量数据具有足够的精度和良好的可靠性。     

光纤Bragg光栅传感技术在隧道监测中的应用

在阐述光纤Bragg光栅（FBG）传感技术的工作原理和优点的基础上,以昆明白泥井3#隧道为实例,提出FBG传感器在隧道内的铺设方案及温度补偿技术。经过对隧道断面的24h连续监测,讨论隧道内最大温差对Bragg反射中心波长变化的影响,并对隧道每一监测断面上温度传感系统所取得的Bragg波长值进行可靠性的估计,验证FBG监测系统的可靠性。对隧道进行8个月的定期监测,并对隧道断面的应变变化情况进行分析,分析结果表明：干湿季节交替是导致测点应变波动的重要因素,而雨季是致使测点应变变化增大的主要原因。目前隧道二次衬砌结构稳定;同时,研究结果表明,FBG可准确地测出隧道的应变分布,将其应用于隧道变形监测中是可行和有效的。     

光纤Bragg光栅在隧道健康诊断中的应用

介绍了光纤Bragg光栅传感的原理及其应变标定试验情况,并结合其在云南小磨高速公路九龙隧道的左线K6＋130～＋302段的实际应用情况,与钢弦式表面应变仪的测量结果进行了对比分析。结果表明,光纤Bragg光栅应变传感器不仅适用于工程监测,而且在实际应用中具有明显的优越性。     

上海金茂大厦混凝土工程施工技术

金茂大厦混凝土工程施工技术在两方面创了新高：其一是超深（－１９．６ｍ）的厚４ｍ的大体积混凝土基础承台,混凝土强度等级创新高达Ｃ５０;其二是超高层泵送商品混凝土一次泵送高度创新高达３８２．５ｍ。本文主要介绍该工程混凝土施工中所采取的一系列技术组织措施。     

广东省广播中心工程结构设计

广东广播中心是广东省"九五"规划和精神文明建设的重点工程。工程基础采用人工挖孔嵌岩灌注桩,裙楼采用预应力平板楼盖,塔楼采用钢骨混凝土结构。介绍了转换大梁、屋顶天线及一二期新旧混凝土连接的做法,并结合转换大梁介绍大体积混凝土的裂缝控制措施。