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到一定程度的集中體現(xiàn)，裂縫的發(fā)生具有隨機性，混凝土橋梁如果發(fā)生裂縫，必將造成嚴重的損失，所以針對混凝土橋梁裂縫監(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。詳細介紹了基于光時域反射(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，分析了各種性能指標對OTDR測試結(jié)果的影響，提出了優(yōu)化OTDR性能指標的措施。同時針對OTDR的測試曲線

2、進行了理論研究，對一些典型測試現(xiàn)象進行了理論分析。
　　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，實現(xiàn)對混凝土橋梁的健康狀態(tài)進行監(jiān)測。由于光纜自身的結(jié)構(gòu)，當橋梁發(fā)生裂縫時，裂縫對光纜產(chǎn)生的作

3、用力在傳遞到光纜內(nèi)部光纖時會被不斷削弱。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。
　　當混凝土橋梁發(fā)生裂縫的時候，裂縫會使橋梁表面敷設(shè)的光纜產(chǎn)生彎曲，進而使該彎曲段的后向散射光功率損耗加強，這一變化會反映在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），從而實現(xiàn)了對混凝土橋梁損傷程度

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