光纤传感无损检测混凝土结构研究述评

本文综述了近几年来使用光纤传感器埋入混凝土构件及结构中无损检测其内部应力、应变及评估结构完整性等研究领域的概况。探讨了光纤与混凝土接触面之间的涂层材料的基本特性及其细观力学问题。最后给出了目前国外利用这种新技术所得到的一些成果。     

分布式光纤裂缝检测的有限元分析及试验

对分布式光纤裂缝检测技术中光纤-混凝土复合体的微观力学行为进行了分析. 考虑了涂覆-护套、护套-混凝土双界面的状态非线性,混凝土采用双线性各向同性强化模型以消减局部应力集中,避免护套-混凝土之间的过度穿透. 采用试验确定的接触对力学参数,用ANSYS进行了数值模拟,得到了光纤-混凝土复合体的微观应力分布及光纤的曲率分布. 定量分析了缝宽与弯曲损耗的关系,计算结果与试验结果符合较好,从理论上验证了光纤布置方式、护套厚度对传感灵敏度和动态范围的影响,为分布式光纤裂缝检测技术提供了修正的微观力学分析理论和方法.      

基于Rayleigh-Ritz算法的梁裂缝损伤识别及试验研究

结构动态特性的变化则预示结构出现损伤，基于Ritz线性近似，文中提出一种裂缝损伤识别的方法，用以识别结构裂缝损伤位置及损伤程度。该方法分两步：首先用模态子空间近似关系．消去模态应变能表达式中的整体刚度矩阵和整体质量矩阵，避免模型误差对识别结果的影响。再采用计算向量空间夹角的方法分离损伤位置与损伤程度的耦合影响，进而识别出单元裂缝损伤位置；其次，识别损伤程度采用二次线性规划方法，不再计算特征值灵敏度。线性约束条件保证了二次规划问题的解是唯一的。模拟筒支梁几种裂缝损伤情况进行数值计算与模态试验，利用所得模态参数对该算法程序进行了验证，识别出了裂缝损伤的确切位置及损伤程度，并进行了误差对比。结果表明，该算法由于不用整体结构的数值模型，从而避免了边界条件、连接条件及材料特性参数等因素对识别结果的干扰，识别精度得到提高，将其用于结构损伤识别是可行的。     

岩体爆破松裂区的损伤机制及其数值模拟

用损伤力学处理方法着重研究爆破运区岩体的松裂机制，建立其损伤发展方程与本构模型。在二维限差分计算程序（Ｓｈａｌｅ）中嵌入伤模型后，实现了岩体爆破松裂区数值模拟。对三峡工程左岸坝基岩体小药量爆破试验和清江隔河岩工程的开挖爆破进行了模拟计算，其结果与相应的实测数据吻合，模拟相对误差小于１３．３％。     

F—P型光纤应变传感器混凝土试验研究

本文论述了外置式Ｆ－Ｐ型光纤应变传感器元件加工、信号检测系统设计以及混凝土试件埋入试验。研究表明，Ｆ－Ｐ型光纤应变传感器检测精度达０．１με，较传统电测式应变计至少提高一个量级。     

钢管混凝土拱桥界面脱空光纤传感研究

基于光时域反射技术，进行了分布式传感光纤检测拱桥钢管混凝土交界面脱空的研究。通过试验确定了光纤在钢管内的布置型式和保护型式，使得光纤能在钢管内准确定位并有效保护，实际工程中存活率达到80％；构建全自动力-光耦合试验系统，进行了交界面脱空传感试验和预应变大比尺钢管混凝土界面脱空仿真试验，建立了力-光耦合本构关系，试验中脱空初始感知开度达到0．1mm，动态范围达到4．8mm，脱空定位达到0．2m。在首次布设光纤传感监测系统的拱桥工程中，检测到大面积脱空，并确定了脱空开度、位置及范围，对于提升大型桥梁工程无损检测水平具有实用意义。     

初至到时波前算法及在地震走时CT中的应用

基于惠更斯原理,给出了一个简练的初至到时算法,并应用于地震走时层析成像。结果表明,新方法计算效率较Dijkstra最短路径法高一个数量级。     

高拱坝气幕隔震的动力模型试验

为了研究高拱坝的气幕隔震效果,基于动力相似准则,设计了坝体-坝基-气幕-库水三相耦合系统的动力试验模型。其中,坝体材料采用河沙、重晶石粉、铁粉、松香、酒精调制而成,坝基材料采用膨胀珍珠岩和石膏调制的轻质材料,气幕厚度为1cm,均匀地覆盖在坝体上游面,气室壁材料选用ABS工程塑料。基于该模型,完成了两种实测地震波不同峰值加速度共计12个工况的大型振动台试验。试验结果表明:气幕使动水压力显著降低,坝体加速度也相应减小;靠近坝底的测点动水压力削减达70%以上,坝顶加速度减小约20%。因此,气幕可提高坝体的抗震性能。