大型钢管混凝土拱桥的光纤传感监测；系统；作者：四川省交通厅公路规划勘察设计研…来源：交通；理中心时间：阅读：504；一、研究背景；我国钢管混凝土拱桥的建设发展迅速，跨度和规模越来；开展大型钢管混凝土拱桥的分布式光纤传感监测技术和；二、主要研究目标和研究内容；本项目的研究目标是，研制适用于大型钢管混凝土拱桥；监测系统――分布式光纤传感网络系
大型钢管混凝土拱桥的光纤传感监测
作者：四川省交通厅公路规划勘察设计研… 来源：交通部西部交通建设科技项目管
理中心 时间： 阅读： 504
一、研究背景
我国钢管混凝土拱桥的建设发展迅速，跨度和规模越来越大，在国际上居于绝对优势，应用前景广阔，但其受力机理尚不够清楚，满载超载和寿命运行的极限考验尚属空白，特别是管内混凝土的脱空、裂缝对钢管与混凝土共同作用以及工程安全的影响，受到工程界普遍关注。
而且，管内混凝土脱空、裂缝这一类质量缺陷和损坏，由于其隐蔽性和发生发展的时空随机性，其有效检测（不漏测、定量）的技术难度很高，是该桥型国内外迄今尚未解决的技术关键之一，它直接关系到工程质量和工程安全。
开展大型钢管混凝土拱桥的分布式光纤传感监测技术和系统研究，是我国交通建设和桥梁科技的迫切需要，有助于提高我国钢管混凝土拱桥的科技水平。
二、主要研究目标和研究内容
本项目的研究目标是，研制适用于大型钢管混凝土拱桥的光纤传感
监测系统――分布式光纤传感网络系统，并应用于三峡库区的巫峡长江大桥，有效的检测钢管内混凝土的脱空、裂缝损伤，以评估其结构整体性和工程质量。即研制钢管混凝土结构安全监测基于瑞利散射原理的光纤传感技术与系统，具有大范围、连续监测能力，用以检测：混凝土-钢管结合面处有无脱空（缝隙）、脱空的部位、宽度及发生发展的时间过程；混凝土内部有无裂缝，裂缝的条数、缝宽、部位、开裂时间过程。
主要研究内容包括：
（1）分布式非正交光纤脱空传感技术；
（2）传感光纤优化组合；
（3）光纤-混凝土复合体的细观力学分析理论和数值模拟；
（4）脱空传感光纤的力-光本构关系和试验；
（5）传感光纤定位保护工艺构造的试验研制；
（6）研制光纤系统的工程应用
研究路线是试验研究与理论分析密切结合，以试验为主；室内试验和工程现场密切结合，以现场工作为主。
项目依托工程为巫峡长江大桥，组合跨径492m（净跨460m），为当今该桥型的“世界第一跨”，主拱圈8×Φ1220mm，2004年底竣工。
三、主要研究成果
本项目首创基于瑞利散射原理的分布式光纤传感技术和系统，可实现对管内混凝土脱空-裂缝损伤的大范围、连续、长期监测，定量的测定脱空-裂缝的分布状态和变化过程，为施工期的工程质量评价、事故处理和运营期的健康监测诊断提供切实的依据，具有先进性和工程应用价值。
本项成果在核心技术方面，提出了光纤非正交构型的传感机制（砼断裂变形直接生成光纤微弯的力-光转换机制）和光纤优化组合，具有原创性。
在力学理论方面，建立了光纤-砼的细观力学模型和双界面非线性分析理论，其数值模拟得到的光纤传感量程与试验结果基本相符。
在力-光共同作用方面，提出了力-光本构关系概念，并采用了力-光耦合实验确定了本构方程。
在光纤安装保护工艺方面，提出了管内光纤安装定位保护构造工艺，其可行性得到了规模较大的露天试验的验证。
在工程实际应用方面，将研制的技术和系统应用于三峡库区的巫峡长江大桥获得了预期成效。该桥为跨度世界第一（492m）的钢管砼拱桥（现已竣工）。完成了实桥的光纤系统传感网络的设计、构建、总调，确定了脱空-裂缝宽度的算法，进行了多次检测，及时测得了钢管内混
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