光纤传感器及其在索承网格结构应变及变形监测中的应用

发布时间：2023-06-15 19:41

　　索承网格结构日趋新颖和复杂的结构形式在给建筑理念和结构设计不断带来创新的同时,也使得索承网格结构在施工过程中面对着前所未有的风险和挑战。因此,针对索承网格结构在施工阶段和运营阶段实行有效、实时和长期的跟踪监测将会带来巨大的工程效益,并同时具有十分重要的社会意义。为将事故风险降至最低,预防和杜绝工程安全事故的发生,结构健康监测被应用于索承网格结构的安全状态评估中。而结构健康监测系统最前端也是最基础的一个重要组成部分便是传感器系统,本文以光纤传感器作为研究对象,根据测量范围的不同将其分为准分布式光纤传感器与分布式光纤传感器,结合实际工程需求,展开了一系列的相关研究并应用于实际工程中,主要内容及结论如下:(1)准分布式光纤传感器中最具有代表性的便是光纤布拉格光栅传感器,其发展最为成熟、商业化程度也最高。但是受到光纤自身特性的限制,光纤光栅传感器对应变与温度同时敏感。而索承网格结构施工期十分漫长,温度对于结构的影响不可忽视。因此本文从光纤光栅的基本传感原理出发,利用负热膨胀材料的热缩冷胀效应抵消温度对光纤造成的影响,设计出一种新式的封装结构,使得光纤光栅应变传感器具有低温敏的特性。实验室性能测...

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
主要符号表
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外相关工作研究现状
        1.2.1 光纤传感技术研究现状
        1.2.2 应力应变监测研究现状
        1.2.3 变形监测研究现状
    1.3 本文主要研究工作
2 低温敏型光纤光栅应变传感器研制与开发
    2.1 引言
    2.2 光纤光栅传感器简介
        2.2.1 光纤光栅传感原理
        2.2.2 温度补偿原理
    2.3 低温敏型光纤光栅传感器结构设计
        2.3.1 传感器封装设计准则
        2.3.2 传感器低温敏结构及原理
        2.3.3 传感器的封装
    2.4 低温敏光纤光栅应变传感器性能测试
        2.4.1 性能测试
        2.4.2 工程实例
    2.5 本章小结
3 基于OFDR分布式光纤传感器位移重构理论及试验研究
    3.1 引言
    3.2 基于OFDR的分布式传感技术原理和性能研究
        3.2.1 OFDR传感技术基本原理
        3.2.2 基于OFDR的分布式光纤传感器应变测量性能研究
        3.2.3 应变传递影响因素有限元模拟
    3.3 杆结构位移重构理论研究
        3.3.1 二维位移重构理论
        3.3.2 三维位移重构理论推导
        3.3.3 试验验证
    3.4 板结构位移重构试验研究
        3.4.1 传感器布设方案
        3.4.2 平板结构三维位移场重构
        3.4.3 试验验证
    3.5 本章小结
4 大跨空间结构施工应力监测实例
    4.1 引言
    4.2 工程概况
    4.3 结构健康监测系统
        4.3.1 多类型同步数据采集设备
        4.3.2 传感器布设依据
        4.3.3 应力监测方案
        4.3.4 光纤光栅传感器安装
    4.4 监测结果分析
        4.4.1 巨型三角桁架提升过程监测结果分析
        4.4.2 巨型三角桁架卸载过程监测结果分析
        4.4.3 索承网格径向索预张拉施工监测结果分析
        4.4.4 长期监测结果分析
    4.5 本章小结
5 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 创新点总结
    5.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间科研项目及科研成果
致谢
作者简介



本文编号：3833541