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《昆明理工大学》 2011年
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光纤Bragg光栅在缆索结构测量中的应用

李天星  
【摘要】:具有缆索结构的缆索护栏的缆索和锚索主要用于土木防护工程中,前者架设于公路路侧拦截车辆,防止车辆越出路外造成二次事故;后者用于岩体、混凝土浇灌锚固,使结构处于压紧状态,防止岩体、山体移位滑坡等。具有缆索结构的器件服役时长期工作在高应力状态,而且受到各种自然因素,人为因素和材料本身蠕变的影响,当锚头松动,在受到较大作用力时(如汽车冲撞、大风、地震等)会脱开,起不到原有的保护作用,甚至可能导致二次事故。对具有缆索结构的器件进行应力监测,掌握其内部真实应力状态,不但可以评价施工质量,而且可以实现对工程健康情况跟踪监测。 本文将光纤Bragg光栅作为传感元件,对具有缆索结构的缆索护栏的索端锚头和缆索以及锚索测量进行了理论分析和试验研究。利用液压千斤顶和压力试验机模拟上述器件服役时的应力。主要研究内容如下: 1、在拉力的作用下,索端锚头和缆索以及锚索发生形变,导致布设在索端锚头刻槽内、缆索钢丝表面和锚索钢丝表面的光纤Bragg光栅发生相应的Bragg波长移位,通过该理论建立光纤Bragg光栅中心波长位移与上述器件受力的数学传感模型。 2、当测点位于索端锚头轴向刻槽内、缆索钢丝表面和锚索钢丝表面时,理论响应灵敏度分别为:3.6 pm/KN,5.9 pm/KN,26.6 pm/KN;理论分辨率分别为:0.278KN/pm,0.169 KN/pm,0.376 KN/pm。 3、拉伸试验表明,拉伸时索端锚头处光纤Bragg光栅传感器灵敏度为2 pm/KN,缆索钢丝表面光纤Bragg光栅传感器灵敏度为6 pm/KN,锚索钢丝表面光纤Bragg光栅传感器灵敏度为20 pm/KN;压力试验表明,索端锚头处光纤Bragg光栅传感器灵敏度为4 pm/KN。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:U417.1

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