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光纤光栅在桥梁健康监测中的应用技术研究

孙守旺  
【摘要】: 近年来,结构健康监测已成为世界性的研究热点。光纤光栅以其高耐久性、精度高、准分布式、抗电磁干扰、绝对测量以及易构成传感网络等优点已逐步成为结构健康监测的首选敏感元件之一。随着我国经济的飞速发展,重大工程建设成为现实,为结构健康监测的发展带来了历史性机遇,也为光纤光栅传感技术的大规模推广提供了条件。本文对光纤光栅传感技术在桥梁健康监测推广应用的几个关键问题进行了研究。 首先,提出绝对双光栅温度补偿方法,通过长期实验验证了该方法的有效性及可靠性,并在天津永和大桥光纤光栅健康监测系统中得到了应用。 其次,针对在役结构应力监测的高精度需要,提出现场传感器的增敏布设工艺,给出了增敏系数的理论表达式,进行了实验验证与具体工程实践。此外,初步研究了基于光纤光栅绝对测量技术的在役结构静内力测试方法。 再次,通过有限元分析、实验验证以及工程应用系统地研究了光纤光栅传感器测试的准确性,并用工程应用实例分析了光纤光栅传感器测试的稳定性与可靠性。 此外,研制开发出一种高耐久性光纤光栅锚索测力环,进行了较系统的感知特性试验,并在北京顺义潮白河大桥得到应用。 最后,设计了天津市永和大桥光纤光栅健康监测系统的实施方案,并在施工阶段、成桥试验以及运营阶段对该桥的主梁与斜拉索进行了监测。


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