摘要：针对普通石英光纤断裂应变较小在实际工程应用中易发生断裂的问题,本文提出在结构裂缝监测工作中运用塑料光纤(POF)代替普通石英光纤,设计了由光源、POF及光功率计组成的塑料光纤裂缝传感装置,并通过裂缝模拟装置对纤芯直径分别为0.25mm及0.5mm的POF在裂缝监测中应用的可行性进行了验证。实验结果表明,裂缝开度为0到6mm范围内,两种型号POF内部光的强度随裂缝扩展呈现逐渐减弱的变化,裂缝开展初期光强度变化明显,当裂缝宽度趋近于6mm时变化逐渐减弱,符合理论规律,且光纤直径较大时光强度变化更明显。因此POF可以有效感知裂缝的扩展,且光纤直径较大时对裂缝感知更敏感,将其应用在结构裂缝监测工作中是可行性的。

摘要：针对普通石英光纤质地较脆,应用在结构裂缝监测中易发生断裂的现象,本文运用塑料光纤代替普通石英光纤进行结构裂缝监测,并且考虑复合材料裂缝开裂方向的不确定性,对塑料光纤及其裂缝监测能力进行了研究.设计了一套塑料光纤传感装置,并通过裂缝模拟装置来研究塑料光纤分别与裂缝呈30°、45°、60°夹角时,光损耗与裂缝开度的关系.实验结果表明,随着裂缝的开展,光损耗逐渐增加;纤芯直径为0.5mm时最大光损耗幅值为78.76μW,而纤芯直径为0.25 mm时,最大光损耗幅值只有24.28μW,纤芯直径较大的光纤在微弯时易发生较大的光损耗.塑料光纤传感装置在结构裂缝监测中应用是可行性的,而且塑料光纤裂缝传感器的灵敏性随着方位角的增加而降低.

摘要：塑料光纤由于弥补了石英光纤容易断裂的缺点,且具有大直径、低成本、高可塑性、良好韧性等优良特性,在结构裂缝监测领域具有良好的前景.将塑料光纤应用于以混凝土坝为代表的大体积混凝土结构裂缝监测时,不仅要求其能够感知单条裂缝的产生,更需要其具有对结构多处开裂的感知和持续监测能力.为了研究塑料光纤对混凝土结构多条裂缝的监测能力,设计了一套模拟结构出现不同角度裂缝的试验装置,采用光时域反射技术进行了力光转换特性试验,并利用试验结果推导了单支塑料光纤对裂缝监测的复用能力.试验结果显示,塑料光纤对裂缝开展的感知敏感性随塑料光纤与裂缝的夹角和裂缝开度的增大而降低.理论分析表明,塑料光纤的复用能力和敏感性之间存在相互制约关系,即塑料光纤与裂缝夹角较大时,敏感性较大,而复用能力较小,反之亦然.基于以上分析,以某混凝土坝为例结合两种不同敏感程度的布设方式计算了各坝段开裂情况对光时域反射动态范围的消耗量,验证了以上结论,并对塑料光纤在混凝土坝中的实际裂缝监测能力进行了探讨和评估.分析表明,塑料光纤虽具有较好的裂缝监测复用能力,为避免出现裂缝漏检的情况,实际应用中建议首尾两端探测和分坝段布设多条塑料光纤.

摘要：为了研究滑开型和撕开型裂缝条件下塑料光纤的光学感知特性,分别进行了剪切和扭转作用下塑料光纤的力光转换特性试验.结果表明,在错动位移由0增加至0.5mm的过程中,光损耗值和菲涅尔反射值与错动位移呈近似线性关系,灵敏度分别达到15.6dB/mm和5.9dB/mm.塑料光纤内部的光损耗特性对剪切作用较敏感,而对扭转作用不敏感,光损耗水平保持在1dB左右.滑开型和撕开型裂缝条件下塑料光纤具有相似的光学感知特性,菲涅尔反射值和光损耗值都可以作为裂缝错动位移的监测指标,其中,光损耗水平变化幅度更大,对裂缝的感知更敏感.

摘要：推导埋入式塑料光纤(POF)—混凝土复合体中各相材料间的应变传递模型,并通过有限元数值仿真验证模型的正确性.基于该模型对主要参数进行敏感性分析,分别分析塑料光纤涂覆层的弹性模量、厚度,纤芯弹性模量以及埋设长度对应变传递率的影响.数值仿真计算结果与理论分析基本一致,塑料光纤埋设段中间大部分区域的应变传递率接近于1,说明混凝土内部的应变可有效传递至塑料光纤纤芯.敏感性分析表明,使涂覆层厚度小于0.5 mm,弹性模量大于100 MPa,埋设长度大于300 mm,有利于埋入式塑料光纤与混凝土之间的应变传递.

摘要：针对结构出现张开型裂缝条件下塑料光纤的光学感知特性,采用光时域反射技术,分别进行了轴向和非轴向拉伸作用下塑料光纤的力光转换特性试验.结果表明:塑料光纤在受非轴向小角度拉伸时对裂缝感知能力相对更强,当塑料光纤与裂缝呈45°斜交时,光损耗值和菲涅尔反射值的灵敏度分别达到0.87,dB/mm和0.68,dB/mm,且夹角较小时对裂缝的感知灵敏度较高,以塑料光纤内光损耗水平作为裂缝监测指标可监测到的裂缝最大开度为6,mm.可将塑料光纤光损耗量作为结构开裂的监测指标、菲涅尔反射峰作为裂缝发生位置的定位指标,对混凝土工程的裂缝进行监测.

摘要：塑料光纤由于弥补了石英光纤易发生断裂的不足,且具有大纤径、良好韧性、高可塑性、低成本等优良特性,在结构健康监测领域具有广阔的应用前景.为了利用塑料光纤实现对混凝土坝裂缝的定位、定宽和定向监测,本文结合理论分析和模型试验研究了基于塑料光纤-光时域反射技术(POF-OTDR)的裂缝定量监测方法.首先通过大量试验建立了裂缝的定量监测模型,在分析裂缝监测的可能构型的基础上提出了双支塑料光纤的裂缝定量监测方法,并通过试验加以验证,然后以此为基础提出了塑料光纤混凝土坝裂缝监测基本网络构型.最后,以某混凝土拱坝为例结合数值计算研究了塑料光纤裂缝监测网络布设.

摘要：为深入研究挤压边墙对面板的应力变形及接缝变形的影响,本文运用有限元数值分析方法,对不同尺寸、不同弹性模量的挤压边墙对面板影响进行对比分析,结果表明,挤压边墙改善了面板的应力情况,缓解了接缝的变形,而且随着设计参数的提高效果愈是明显。

摘要：分析不同布设方式下表面粘贴式塑料光纤-混凝土复合体中各相材料间的应变传递关系,建立了表面粘贴式塑料光纤与混凝土间应变传递模型,并通过数值模拟验证模型的正确性,然后对模型中的主要参数进行敏感性分析。结果表明,胶层宽度、总厚度及形状对应变传递效果影响不大,为有利于应变传递,宜选用固化后弹性模量约为1 GPa的胶剂,并尽量使塑料光纤靠近混凝土表面粘贴,且粘贴长度大于300 mm。

摘要：光纤光栅传感技术以其自身的优势,在结构裂缝监测等工作中得到了广泛的应用,然而由于其自身很容易折断的特点,其测量的范围较小.在前人研究成果的基础上,设计了一种简易弯曲型光纤光栅裂缝传感装置,并通过实验对此传感装置的性能进行了验证.实验结果表明,本裂缝传感装置切实可行,可明显提高普通光栅光纤传感器的测量范围,而且具体良好的重复使用能力,以应对实际工程中裂缝开展情况的不确定性.