论文题目: 光纤Bragg光栅传感技术用于工程结构安全监测的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 岩土工程
作者: 孙曼
导师: 刘浩吾
关键词: 光纤光栅,工程结构安全监测,高土石坝集中渗流,多场耦合数值模拟,组合结构,界面损伤
文献来源: 四川大学
发表年度: 2005
论文摘要: 大型结构的安全监测,能够及时了解结构性状,防患未然,获得巨大的社会和经济效益。工程结构安全监测的高新技术中,光纤传感具有独特的优势。其中光纤Bragg光栅传感技术灵敏度高,抗干扰能力强,测量稳定可靠,代表着新一代光传感器的发展方向。本文运用光纤Bragg光栅传感技术的特点和优点,解决高土石坝工程集中渗流监测和组合结构损伤检测两项难题,为发展该两领域内光纤光栅监测技术的传感系统和分析方法提供了理论基础和关键技术。本文主要工作和成果如下: (1)首次提出高土石坝集中渗流大范围、定量化监测的光纤Bragg光栅传感技术的科学理念、理论方法和分析手段。首次采用光纤Bragg光栅传感系统,突破了国内外近年来采用DTS分布式光纤测温的局限,实现了光纤传感的选型优化,成为实现高土石坝心墙集中渗流的定位、定渗流量监测的可行途径和新理念。发展了渗流-温度耦合场的有限元分析方法,完成了高土石坝心墙集中渗流的模拟仿真,获得温度分布与渗流通道几何位置和渗流速度及渗流量的关系,用数值手段论证了这一高端技术的可行性。首次为大范围、定量化监测土石坝心墙随机出现的渗流通道位置和渗流量提供了技术途径。(2)提出了地基集中渗漏的光纤Bragg光栅检测方法,发展了流场-温度耦合场的有限元分析方法,得出地基监测孔内流体、温度多场分布,从而确定地基中集中渗流通道位置和渗流量。据此论证了应用该技术监测地基集中渗流的可行性。
论文目录:
摘要
Abstract
1 引言
1.1 工程结构健康检测现状
1.2 光纤传感器的使用及优缺点
1.3 光纤Bragg 光栅传感器的优点
1.4 光纤Bragg 光栅传感器的应用
1.5 光纤光栅传感器现存的问题
1.6 本文研究的意义和技术路线
1.7 本文的组织安排和创新点
2 光纤Bragg 光栅传感器及其解调系统
2.1 光纤Bragg 光栅传感器原理
2.2 光纤Bragg 光栅测试系统原理
2.3 波长解码技术
2.4 光纤Bragg 光栅分布式传感系统
2.5 温度补偿方法
2.6 FBG 传感器的封装
2.7 本章小结
3 高土石坝渗漏的光纤光栅传感检测和多场耦合数值模拟方法
3.1 温度示踪法检测渗漏的原理
3.2 分布式光纤温度传感系统(DTS)
3.3 光纤Bragg 光栅分布式渗漏测量系统
3.4 利用光纤Bragg 光栅分布式渗漏测量系统进行渗漏检测
3.5 渗流场的计算
3.6 热-流耦合场的计算
3.7 本章小结
4. 坝基渗漏的光纤光栅传感检测和多场耦合数值模拟方法
4.1 坝基渗漏的光纤光栅传感检测
4.2 测温孔渗漏检测的数值模拟计算
4.3 本章小结
5 组合结构损伤检测的光纤布拉格光栅传感器
5.1 钢-砼组合桥面板模型
5.2 模型的加载情况
5.3 桥面板模型试验光纤传感系统构成
5.4 组合桥面板模型试验光纤传感系统的选型设计
5.5 光纤传感器质检
5.6 光纤传感器安装
5.7 光纤传感的测区
5.8 光纤传感系统与应变片电测系统的对比
5.9 本章小结
6 光纤传感测试结果及分析
6.1 光纤传感测试方式
6.2 组合桥面板光纤测试结果及分析:静载试验阶段
6.3 组合桥面板光纤测试结果及分析:疲劳试验阶段
6.4 组合桥面板光纤测试结果及分析:破坏试验阶段
6.5 光纤传感器测值的可靠性
6.6 光纤测试数据与电测数据的比较
6.7 本章小结
7 光纤测试数据管理软件
7.1 软件的安装
7.2 软件的运行
7.3 本章小结
8 结论
参考文献
作者在读期间科研成果简介
声明
致谢
发布时间: 2006-05-12
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