基于光纤光栅传感(FBG)原理的坝体安全传感系统在岗南水库坝体稳定性研究的可行性分析VIP免费

基于光纤光栅传感(FBG)原理的坝体安全传感系统在岗南水库坝体稳定性研究的可行性分析结构的健康监测是指应用无损传感技术获取结构的损伤和退化等信息,并在此基础上确定损伤的位置,评估损伤的程度,进而预报结构的剩余寿命。传感器网络是结构健康监测系统的重要组成部分,对于土木工程结构健康监测系统,传感器不仅应能适应建筑施工粗放性特点,还应能够长期稳定可靠地工作。随着智能复合材料研究工作的深入开展,光纤传感器显示出的小巧、柔软、灵敏度高、抗电磁干扰等优点以及在结构服役期工作状态监测、安全评估等方面的潜力,使其研究和应用逐渐扩展到土木工程结构健康监测领域。光纤光栅传感技术在我国发展很快,已经在桥梁、土建等多个领域中得到了应用,但在水工领域的应用还很少。很有必要探索该项技术在水工领域应用的可行性，开展光纤光栅应变、温度传感器在水下工程领域中较大规模的应用研究。参考已有的相关研究结果表明:FBG(光纤光栅)传感器具有很好的防水性能,测试精度高,长期稳定性好,信号传输距离远,为水下结构的长期监测提供了一种可靠有效的手段。近年来,光纤光栅传感技术发展很快。在我国,从2000年开始,陆续见到光纤光栅传感技术应用的报道.目前主要用在桥梁、结构加固、预应力锚固等工程领域。由于它的诸多优点,随着技术的日益成熟和成本下降,已经开始在更多的领域推广应用.例如:在水工领域,由于FBG传感器具有很好的防水性能,它优良的传感性能在水下不受影响。而传统的电类信号传感器无法满足对水下工程结构长期监测的需要。一、FBG传感原理FBG传感的基本原理是:当光栅周围的温度、应变、应力或其它待测物理量发生变化时,将导致光栅周期或纤芯折射率的变化,从而产生光栅FBG信号的波长位移,通过监测波长位移情况,即可获得待测物理量的变化情况.FBG传感原理二、国内外光纤光栅传感技术在桥梁以及水利工程结构健康监测中的应用1989年,美国布朗大学的Mendez等人首次提出将光纤传感器埋入桥梁钢筋混凝土中监测结构内部的状态参数,此后,美国、加拿大、英国、德国、日本的众多学者也将目光投向这一领域,并开展了广泛而深入地研究。钢筋混凝土是土木工程领域应用最为广泛的材料,通过对钢筋混凝土内部应力、应变的监测,能够获得构件的强度储备信息以及构件所受实际载荷状况,所以应力、应变监测成为光纤传感器在土木工程结构健康监测中最主要的应用。1992年Rutger大学的Prohaska等人首次将光纤光栅埋入到混凝土结构中测量应变,将最初应用于航空、航天领域的光纤光栅传感技术实际引入到桥梁工程中,这之后相关实验的实验研究很快就拓展到实际的各种大型工程结构。1993年,加拿大科学家也将光纤布拉格光栅传感器应用于桥梁结构,Toronto大学的学者们把光纤光栅埋入了分别由复合材料、钢筋加强的大梁内测量内部应变,并利用光栅测得的数据比较新材料(碳纤维复合材料)同传统材料(钢材)的工作性能。Davi、.M等人在美国新墨西哥州一座州际大桥上应用布拉格光栅传感器进行在线监测,确定大桥受交通荷载作用时的应变水平和频率响应,系统通过分析传感器探测到的资料可以确定交通车辆的数量和相对重量,同时还能确定整个大桥的频率响应料对大桥进行维修和补强的可行性以及复合材料长期的工作性能。进入二十世纪后，国内先后有四川大学、河海大学，长江水利委员设计院、黄三峡建设总公司等科研院所和建设单位对光栅传感技术在水利工程中的应用进行了深入研究，其研究成果已经在三峡大坝建设、黄河大坝可视化安全监测系统、深圳市茜坑水库土坝渗流自动监测、四川省冶勒大坝心墙基座裂缝监测中进行了不同范围、不同目的的应用，均取得了良好的效果。三、安装及工艺工程其主要过程如下:a.打磨.为了保证传感器与被测结构(如钢筋)充分接触,避免因FBG传感器基底弯曲导致传感误差,应首先用打磨机对待测钢筋表面进行抛光,然后用砂纸打磨,使待测表面平整而又有一定的粗糙度;b.清洗.用脱脂棉球沾丙酮将打磨处擦洗干净,同时对FBG传感器基底粘接面清洗,避免粉尘、油污对表面的污染;c粘贴.传感器沿着待测应变方向纵向布置,采用相应的粘合剂将传感器与待测结构平整粘贴,然后用电容放电式脉冲点焊机在传感器的焊接...