基于FBG的车辆荷载下寒区路基变形监测研究

发布时间：2017-04-25 19:06

  本文关键词：基于FBG的车辆荷载下寒区路基变形监测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文应用自行研制的基于光纤Bragg光栅(FBG)的植入梁位移探测仪对哈尔滨市松花江北岸防洪通道工程路基变形进行监测。选用SM130光纤光栅解调仪(美国MOI公司)进行数据采集、分析及存储等操作,利用材料力学悬臂梁的变形方程,对路基变形监测仪进行挠度求解。对路基变形进行了两年的现场监测,对比分析了不同时期、不同车重及不同车速下路基残余变形特征。研究内容及成果如下:1)介绍了FBG传感器的基本结构和基本工作原理,针对季节冻土路基不同的埋深、不同断面形式和不同车辆荷载等因素,设计了两种不同的布设方式,即浅置短距离半柔性封装布置方式以及深置长距离半刚性封装布置方式,配套的给出了两种相对应的现场固定端埋设方式,即钢管预制桩式固定端以及混凝土浇筑式固定端。对比两种不同的FBG数据采集仪,选用SM130光纤光栅解调仪(美国MOI公司)进行数据采集、分析及存储等操作。2)从力学机理上阐述了FBG植入梁的设计原理,给出了FBG植入梁的挠度计算方法和标定方法。3)路基变形受冻融循环影响较大,处于正融状态的路基即使在相同车辆作用下,其变形明显大于完全融化期的路基;即使经历了两次冻融循环,路基变形仍未达到稳定状态,车辆荷载作用下变形依然十分可观。4)随车辆总重的增加,路基内最大残余变形近似以指数关系增长;车辆总重增大9.5倍时,路基内最大残余变形增幅可达215倍;随车辆行驶速度的增加,路基变形有减小的趋势,但具体关系及更确切的结论有待于进一步的研究。5)冻融及重载车辆是决定路基变形的最为关键的2个因素,若使二者叠加,很可能产生放大效应,放大灾害,因此对于此问题,工程上值得给予更多的关注。
【关键词】：季节冻土 光纤Bragg光栅 FBG植入梁 路基变形监测
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U416.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 选题背景9-10
• 1.2 研究现状10-13
• 1.2.1 路基变形研究现状10-11
• 1.2.2 FBG测试技术研究现状11-12
• 1.2.3 季冻土路基变形研究现状12-13
• 1.3 本课题研究的目的和意义13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 第二章 FBG植入梁选型及布设15-25
• 2.1 引言15
• 2.2 光纤光栅传感器的结构及原理15-17
• 2.2.1 光纤光栅传感器简介15
• 2.2.2 光纤光栅基本结构15-16
• 2.2.3 FBG传感器工作原理16-17
• 2.3 FBG传感器封装工艺及采集仪优选17-22
• 2.3.1 FBG植入梁17-18
• 2.3.2 浅置短距离半柔性探测杆封装18-19
• 2.3.3 深置长距离半刚性探测杆封装19-20
• 2.3.4 FBG植入梁现场布设方法20-22
• 2.4 FBG采集仪优选22-23
• 2.5 本章小结23-25
• 第三章 FBG植入梁挠度求解25-29
• 3.1 引言25
• 3.2 FBG植入梁基本工作原理25
• 3.3 位移求解基本公式25-28
• 3.4 静态标定方法28
• 3.5 本章小结28-29
• 第四章 路基变形现场监测及数据分析29-45
• 4.1 引言29
• 4.2 工程概况29-30
• 4.3 监测方案30-32
• 4.4 监测结果与分析32-42
• 4.4.1 车辆荷载作用下路基变形构成32-33
• 4.4.2 不同季节路基变形分析33-37
• 4.4.3 路基变形对车辆荷载的响应37-40
• 4.4.4 行车速度对路基变形的影响40-42
• 4.5 本章小结42-45
• 第五章 结论45-47
• 参考文献47-52
• 致谢52-53
• 作者简介53
• 攻读硕士期间发表的文章53
• 攻读硕士期间参与的科研项目53

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本文编号：326883