發(fā)布時(shí)間：2018-08-15 18:28

【摘要】：對(duì)大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè),及時(shí)識(shí)別結(jié)構(gòu)的累積損傷并評(píng)估其使用性能和壽命,建立相應(yīng)的安全預(yù)警機(jī)制對(duì)可能出現(xiàn)的災(zāi)害提前預(yù)警,不僅對(duì)提高結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性具有重大的科學(xué)意義,并且可以降低結(jié)構(gòu)的運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用,具有可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的健康狀況并評(píng)估其安全性已經(jīng)成為未來(lái)工程建設(shè)的必然要求,也是21世紀(jì)人類(lèi)亟待解決的重要課題。本文針對(duì)土木工程中一些結(jié)構(gòu)在實(shí)際工作狀態(tài)下應(yīng)力應(yīng)變比較大,現(xiàn)階段光纖光柵傳感器還不能滿(mǎn)足這類(lèi)工程監(jiān)測(cè)需求的現(xiàn)象,開(kāi)發(fā)出能夠滿(mǎn)足這類(lèi)工程監(jiān)測(cè)需求的大量程光纖光柵應(yīng)變傳感器。同時(shí)對(duì)這種新型傳感器進(jìn)行了試驗(yàn)標(biāo)定和應(yīng)用,得到了傳感器相關(guān)的測(cè)量精度和誤差范圍。本文在已有光纖光柵應(yīng)變傳感器的原理基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,建立了大量程光纖光柵應(yīng)變傳感器的基本理論。在這種基本理論的指導(dǎo)下設(shè)計(jì)出了一種新型的傳感器封裝形式。與以往的光纖光柵應(yīng)變傳感器相比,這種新型傳感器能夠?qū)⒋郎y(cè)構(gòu)件傳來(lái)的應(yīng)變通過(guò)傳感器成倍數(shù)的削弱后再傳遞給光纖光柵,保證了光纖光柵承受的應(yīng)變不超過(guò)其極限抗拉應(yīng)變,增加了傳感器的應(yīng)變測(cè)試范圍。結(jié)合傳感器的應(yīng)變傳遞過(guò)程,分析出了導(dǎo)致實(shí)際封裝的傳感器參數(shù)與設(shè)計(jì)值之間存在偏差的原因,并標(biāo)定出傳感器的實(shí)際測(cè)試量程和精度。這種新型光纖光柵傳感器體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性和可靠性良好、便于安裝,具有光纖光柵傳感器所有的優(yōu)點(diǎn)。針劉不同形狀的待測(cè)構(gòu)件,可利用不同形式的傳感器支座,使傳感器能夠有效監(jiān)測(cè)到構(gòu)件的受力狀態(tài)。本文成功的將大量程光纖光柵傳感器安裝到預(yù)應(yīng)力鋼絞線(xiàn)表面,有效地監(jiān)測(cè)到了鋼絞線(xiàn)張拉過(guò)程中的受力狀態(tài)。由于鋼絞線(xiàn)不同于普通鋼筋,不能將傳感器焊接到鋼絞線(xiàn)上,本文還設(shè)計(jì)了一種弧形支座,便于大量程光纖光柵應(yīng)變傳感器安裝到鋼絞線(xiàn)上。結(jié)合鋼絞線(xiàn)的受力形式,分析了傳感器測(cè)量的應(yīng)變值與實(shí)際值之間的關(guān)系,提出修正偏差的方法。本文課題組成員利用光纖光柵混凝土應(yīng)變傳感器和光纖光柵溫度傳感器,對(duì)沈陽(yáng)市文化藝術(shù)中心主體混凝上結(jié)構(gòu)進(jìn)行了施工階段的監(jiān)測(cè),并在監(jiān)測(cè)過(guò)程中解決了光纖光柵傳感器工程應(yīng)用存在的一些難題,取得了良好的監(jiān)測(cè)結(jié)果。為施工質(zhì)量的控制和安全施工提供了寶貴的依據(jù)。
[Abstract]:Real time health monitoring is carried out on large and complex engineering structures to identify the cumulative damage of structures and evaluate their service performance and life in time, and to establish a corresponding safety warning mechanism for early warning of possible disasters. It is not only of great scientific significance to improve the safety and reliability of the structure, but also can reduce the operating and maintenance costs of the structure, which is of considerable economic value. Real-time monitoring of the health status of the structure and evaluating its safety has become an inevitable requirement of future engineering construction, and is also an important subject to be solved urgently in the 21 ~ (st) century. In view of the fact that some structures in civil engineering are relatively large in stress and strain under the actual working conditions, the fiber Bragg grating sensors can not meet the needs of this kind of engineering monitoring at the present stage. A large number of fiber Bragg grating strain sensors have been developed to meet the needs of this kind of engineering monitoring. At the same time, the new sensor is calibrated and applied, and the measurement precision and error range of the sensor are obtained. In this paper, based on the principle of fiber Bragg grating strain sensor, the basic theory of a large number of fiber Bragg grating strain sensors is established. Under the guidance of this basic theory, a new type of sensor package is designed. Compared with the previous fiber Bragg grating strain sensor, this new type of sensor can multiply the strain from the component to be measured and then transfer it to the fiber Bragg grating. It ensures that the strain of fiber grating does not exceed its limit tensile strain and increases the range of strain measurement of the sensor. Combined with the strain transfer process of the sensor, the causes of the deviation between the sensor parameters and the design value are analyzed, and the actual measurement range and accuracy of the sensor are calibrated. The new fiber grating sensor has the advantages of small size, simple structure, good stability and reliability, easy installation and has all the advantages of fiber grating sensor. Different types of sensor supports can be used in different shapes of the components to be tested, so that the sensors can effectively monitor the force state of the components. In this paper, a large number of fiber Bragg grating sensors are successfully installed on the surface of the prestressed steel strand, and the stress state during the tensioning process of the steel strand is effectively monitored. Because the steel strand is different from the common steel bar, the sensor can not be welded to the steel strand. In this paper, a kind of arc support is also designed, which is convenient for a large number of fiber Bragg grating strain sensors to be installed on the steel strand. Combined with the force form of the steel strand, the relationship between the strain value measured by the sensor and the actual value is analyzed, and the method of correcting the deviation is put forward. The members of this paper made use of the fiber Bragg grating strain sensor and the fiber grating temperature sensor to monitor the structure of the main body of Shenyang Culture and Art Center during the construction stage. In the process of monitoring, some problems in the application of fiber grating sensors are solved, and good monitoring results are obtained. It provides valuable basis for construction quality control and safe construction.
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TU317

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本文編號(hào)：2185043