简支桥梁预应力损失计算方法

针对桥梁预应力损失计算的复杂性和不易测量性,本文基于光纤光栅传感技术,在一座预应力简支梁跨中埋设光纤光栅应变传感器和静力水准仪,对跨中应变和竖向位移进行了5年的监测,考虑预应力和自重长期作用,对桥梁结构进行变形几何分析和受力分析,建立了简支梁跨中截面应变、位移和荷载之间的关系,提出了预应力简支梁跨中截面预应力损失计算方法。利用桥梁长期实测应变和位移,计算得到成桥四年后桥梁的预应力损失为14.6%。与规范方法计算结果基本一致,验证了该方法的可靠性和有效性。相比规范中的方法,该方法所需参数少,计算简便,且是基于实际桥梁参数,具有一定的准确性;通过在实际桥梁中布设传感器,可对大范围内预应力简支梁预应力损失进行分析,并可实现对简支梁桥预应力变化的长期监测和桥梁健康状态的评估。     

卫运河特大桥的光纤光栅智能监测系统

介绍了所设计的卫运河特大桥的光纤光栅智能监测系统，提出了光纤光栅的具体布设方法．在主桥施工过程中成功布设了129个光纤光栅传感器，利用光纤光栅智能监测系统，对主桥预应力张拉过程中钢筋和混凝土的应变过程进行了监测与安全性评估，将混凝土、钢筋应变的实测值与有限元模拟的计算值进行了比较，发现两者吻合较好．实践表明：光纤光栅传感技术在可靠性、稳定性和耐久性上能够满足桥梁长期健康监测的需要，性能明显优于传统的电子传感技术。     

大型刚构-连续梁桥预应力张拉过程主梁应变的FBG跟踪监测

目的为了验证光纤光栅传感器在大型桥梁工程监测尤其是施工监测中的精确性及可行性,探寻桥梁施工监测中的新型传感技术.方法基于东营黄河大桥全寿命监测的系统构架,将大量的光纤FBG传感器布设在该桥关键断面上,用以监测施工及运营阶段的结构应变及温度.在主梁纵向预应力张拉过程中,用光纤光栅解调仪及其配套数据采集设备,对控制点上的传感器的中心波长信号进行了跟踪采集,进而得到了测点的应变时程曲线.结果通过建立施工过程的有限元模型,将监测值与理论计算值进行对比,并对二者之间的相对误差进行分析.发现监测值与理论计算值基本吻合,二者之间的相对误差随着预应力钢束的增长而增大,但最大仅为11.4%.结论光纤FBG传感器监测精度较高,可用于大型桥梁施工过程的应变监测.     

深部巷道围岩破裂模型试验变形量测研究

针对地质力学模型试验内部变形难以精确量测的难题,以深部巷道围岩破裂模型试验为基础,在模型中布置了布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器,对巷道围岩内部的应变和位移进行监测,并布置了电阻应变砖进行对比分析.研究成果表明:1)电阻应变砖、布拉格光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器测得的围岩内部变形规律基本一致,将光纤光栅应变传感器和光栅尺位移传感器应用于模型试验的内部变形量测是可行的;2)光栅尺位移传感器精度可达到0.001 mm,且具有制作简单、稳定性强、不易损坏等优点,在模型试验中具有广泛的应用前景;3)3种量测手段均揭示出深部巷道围岩内部变形呈现波峰与波谷交替变化,这与模型断面出现的破裂区与非破裂区交替破裂现象相吻合.     

光纤光栅检测的锚杆拉拔实验研究

为了实现煤矿锚杆受力过程及安全状态的长期连续监测,用光纤光栅传感技术构建锚杆支护的监测系统并做了实验.在实验室模拟煤矿井下巷道锚杆支护的受力过程,使用Φ18的金属锚杆,实验拉拔载荷达到76.44kN,采用3个沿杆身安装的光纤光栅传感器测试轴向应变,1个光纤光栅端头式测力计测试锚杆端部轴力,在杆身对应位置安装3个电阻应变片,研究锚杆端部轴力和杆身应变的变化.拉拔实验表明,光纤光栅端头式测力计检测锚杆轴力与杆身光纤光栅传感器、电阻应变片测试应变结果相一致,杆身光纤光栅传感器的应变传递系数为0.879.光纤光栅端头式测力计具有可重复使用、易于安装和保护的优点.     

光纤光栅传感器在重力坝结构模型试验中的应用

在水工结构模型试验研究过程中,主要采用表面位移计、电阻应变片等仪器对坝体的位移和应变、坝基以及抗力体的位移进行测试,而传统的监测仪器难以准确测定模型的内部变形。以某重力坝段为基础,在坝体和坝基分别埋设光纤光栅传感器,对结构模型在超载过程中的内部位移进行监测,并采用位移计、电阻应变片对该物理模型进行了变形监测。通过光纤传感器和位移计对坝体和坝基位移的监测结果比较分析,表明两者在对应部位的监测结果较为一致,证明了光纤光栅传感器在重力坝结构模型试验应用中的可行性,同时试验结果揭示了坝基超载安全系数约为6.0,以及在超载作用条件下的坝基破坏机理。     

桥梁加固的光纤光栅传感监测评估研究

光纤光栅传感技术具有抗干扰能力强、长期稳定性好、绝对值测量、可以实现准分布式长期监测等优点。根据光纤光栅传感器的应变传感特性标定试验 ,以及在土木工程加固监测中的试验结果 ,在武黄高速公路的典型桥涵中布设光栅传感器 ,评估高速公路桥梁加固效果以及对这些桥涵结构进行长期监测。     

基于光纤光栅阵列的金属构件应力检测研究

针对多工况环境下大型装备安全在线监测的应用需求,采用分布式光纤光栅传感阵列对金属构件关键部位受力状态进行检测,从而实现重大装备的结构安全监测。通过对影响光纤光栅传感器应变传递率的各种因素进行理论分析,确定适用于发动机连杆机构的传感测点粘贴方法。将光栅阵列粘贴在发动机连杆构件关键部位,通过不同工况的拉伸、压缩荷载实验,获取各测点的实测应力值,并与应变计、理论计算值进行比较,结果表明静荷载下实测应力值与理论值吻合度较高。由此可知,将分布式光纤光栅阵列技术应用于大型装备零部件应力应变检测是可行的。     

光纤布拉格光栅监测系统在现场监测混凝土挡土墙早期性能中的应用（英文）

应用光纤布拉格光栅温度传感器和应变传感器现场监测了混凝土挡土墙浇注早期的变形和温度变化情况。由于光纤布拉格光栅同时感应温度和变形,需要用布拉格光栅温度传感器对应变传感器进行温度补偿。监测结果表明,光纤布拉格光栅监测系统适用于混凝土早期性能的现场监测,通过与普通传感器监测结果对比,光纤传感器的结果更稳定,准确,且该监测系统可继续对混凝土结构的中长期性能进行实时监测。     

光纤光栅传感器在重力坝结构模型试验中的应用研究

在水工结构模型试验研究过程中,主要采用表面位移计、电阻应变片等仪器对坝体的位移和应变、坝基以及抗力体的位移进行测试。而对于模型在超载作用下产生的内部变形,传统的监测仪器难以准确测定。本研究以某重力坝段为基础,在坝体和坝基分别埋设光纤光栅传感器,对结构模型在超载之后的内部位移进行监测,同时安装于大坝表面的位移计、电阻应变片对该物理模型进行了变形监测。通过光纤传感器和位移计对坝体和坝基位移的监测结果进行比较分析,表明其在对应部位的监测结果较为一致,说明了光纤光栅传感器在重力坝结构模型试验应用中的可行性。试验结果揭示了超载系数约为6.0, 同时得到了重力坝结构模型在超载作用下的破坏机理。光纤光栅传感技术在水工结构模型试验中的成功应用有助于我们更充分了解坝体和坝基在加荷作用下的内部变形情况。     

地下开挖模型试验的光纤监测

为了克服传统监测技术难以测量小型地质力学模型内部位移场的缺点,开发了基于光纤光栅(FBG)技术的新型棒式光纤位移传感器.将成串的光纤光栅对称黏贴于胶棒上,进行了一系列室内标定试验.在模拟双江口水电站地下开挖工程的三维模型中,采用先灌浆后埋入的方法在预制孔中成功安装了3根光纤位移传感器.标定试验和模型试验结果表明,该位移传感器可根据光纤光栅的应变读数准确测算出位移沿棒长的分布;在地下洞群开挖的整个过程中,主厂房和尾水调压室周边的水平位移保持在较小范围内,开挖活动对整体稳定性未造成不利影响.     

基于数值模拟的光纤光栅传感器与沥青混合料协同变形分析

研究沥青混合料与光纤光栅传感器之间的协调变形性是解决光纤光栅传感器在路面中应用的前提和基础。首先,采用大型有限元软件ABAQUS建立光纤光栅传感器与沥青混合料协调变形评价的有限元模型,模型为四点弯曲加载的沥青混凝土梁试件;而后,分析有无传感器对模拟结果的影响以及不同模量的封装材料和沥青混合料组合下传感器所在区域的应变分布规律。结果表明,在相同的加载条件下,高模量传感器的存在对梁体竖向位移分布的影响较小,但其改变了梁体应力及应变场的分布,使水平拉应力集中在传感器附近,降低了梁的中性面、梁底拉应变和梁体应变场的整体变化幅度,而且梁体竖向中心面上应变随位置仍呈良好的线性关系;进一步模拟分析可得变化传感器的模量对应变在传感器上下表面的突变值影响不大,但随着传感器模量的增大,梁的中性面、梁底拉应变和梁体应变场的整体变化幅度均逐渐降低,且降低的速率随着传感器模量的增大而逐渐减小。     

光纤光栅在桥梁预应力索索力监测中的应用

利用光纤光栅传感器长期稳定性好的特点,设计了一种预应力混凝土连续梁桥预应力索索力长期在线的监测方法,研制了一种小尺寸的光纤光栅传感器,印证预应力混凝土连续梁桥跨中下挠和梁体开裂等病害的发生与预应力索索力损失之间的关联。工程应用证明了该传感器及其实施方案的可行性,监测数据表明光纤光栅传感器运行稳定,检测数据可靠,仪表计算机系统建立的索力变化数据库,可为梁体病害的产生和预防起预警指示的作用,为桥梁管养提供科学依据。     

一种新型光纤光栅倾角传感器的研制

光纤光栅倾角传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、化学性能稳定、传输损耗小等优点,但现有的光纤光栅倾角传感器的测量分辨率低、寿命低、体积大等缺点,限制了其在土木工程监测中的广泛应用。基于此思路,提出了一种新型的光纤光栅倾角传感器,该传感器主要由应变梁、摆锤、光纤布拉格光栅组成,两根光栅对称地贴于应变梁的两侧,由于摆锤的转动迫使应变梁发生弯曲变形,使一侧的光栅受拉,另一侧的光栅受压,这样便可以通过测量由光纤光栅反射回的光的波长变化来计算倾角的改变。实验证明此传感器不受温度影响,且具有较高的分辨率,可较好地应用于工程结构的变形检测。     

粘贴式光纤光栅应变传感器动态特性实验研究

从应变传感模型的角度分析了光纤光栅应变传感器的轴向应变检测特性的理论基础，研究了粘贴式光纤布拉格光栅应变传感器和压电陶瓷加速度传感器对柔性梁的动态响应特性。结果表明，粘贴式光纤布拉格光栅传感器具有和压电陶瓷加速度传感器一致的动态响应特性，是一种新的高灵敏度在线监测技术。     

基于光纤光栅的钢筋腐蚀监测方法

目的 为有效对钢筋腐蚀程度进行监测,提出一种关于实时监测钢筋腐蚀的新方法.方法 在钢管封装的光纤光栅应变传感器的基础上,将封装好的光纤光栅应变传感器表面涂抹一定量的锈转化涂料,采用通电加速锈蚀的方法加速钢筋腐蚀,对其进行试验.结果 钢筋腐蚀后,铁锈与涂料反应生成的具有一定厚度的混合物质对传感器产生一定大小的挤压力,使其反射波长产生变化,进而判断出钢筋的锈蚀程度;同时,生成的混合物质会牢固附着在传感器表面,对传感器起到保护作用,使其在监测后期成为耐腐蚀光纤光栅传感器.结论 使用该种方法制成的传感器可用于钢筋腐蚀的早期监测,在后期成为耐腐蚀传感器后,有效地提高了光纤光栅传感器在腐蚀环境下的使用寿命和存活率.     

光纤光栅传感器与沥青混合料协同变形评价方法

研究光纤光栅传感器与沥青混合料之间的协调变形性能是解决光纤光栅传感器在路面中应用的前提和基础。针对已开发的两种不同模量传感器（根据应用特性分为3类）,设计了传感器与沥青混合料协同变形评价的试验方法,采用静态和动态两种加载模式进行沥青混合料试件的应变测试。结果表明,采用应变修正后的光纤光栅应变传感器进行路面结构内部应变实测是可行的;模量匹配光纤光栅应变传感器与其它类型传感器相比具有较好的测试效果,同时该类型传感器在一定程度上能够反映出沥青混合料的累积变形。     

光纤光栅用于监测高性能混凝土耐久性研究

光纤光栅传感器埋入混凝土中，能对混凝土结构内部的应力、应变、温度、徐变、裂缝、整体性等进行实时在线监测。为此，选用光纤光栅对巴东长江大桥采用高性能混凝土浇筑的梁体进行长期监测，以期客观评价高性能混凝土用于实际工程的耐久性，为混凝土结构耐久性设计提供基础。介绍了主梁混凝土的特性与光栅埋入情况，以及成桥荷载试验和光栅与振弦仪的对比检测结果。     

光纤光栅传感技术在桥梁监测中的应用研究

重点阐述了在桥梁监测中应用较多的振弦传感器与布拉格光栅传感器的对比试验研究 ,结果表明光栅传感器相比振弦传感器而言完全满足实际工程应用的要求。同时根据光纤光栅传感技术在桥梁监测中的应用探讨了其在桥梁监测中应用所面临的一些关键问题及实现途径。     

温度解耦大量程光纤光栅应变传感器

飞机载荷参数测试中,部分结构会产生较大的应变集中点,为解决飞机结构大量程应变监测问题,提出了一种温度增敏、应变减敏的光纤光栅大量程应变传感器。分析了光纤光栅传感理论,设计了一种新型传感器基底结构,并对其进行有限元分析。对封装完成的传感器进行了温度标定、温度重复性及应变标定试验。试验结果表明:在10～60℃的环境下,封装完成的光纤光栅应变传感器温度灵敏度达到44.959 pm/℃,较裸光纤增敏4.5倍,线性度达到0.999;同一温度下中心波长变化量在±4 pm;在0～2000με的条件下,应变灵敏度为0.79 pm/με,较裸光纤减敏1.52倍,线性度达到0.999,多次应变循环重复性为±5 pm。封装完成的传感器具有较好的灵敏度和一致性,能满足飞机结构大量程应变的精确测量,在飞机应变集中结构的监测中具有发展前景。