引用本文:
绪向首,王大鹏. 基于光频域反射技术的拱桥模型应变分布试验研究[J]. 光通信技术,2021,45(9):20-23.
绪向首,王大鹏*
(苏州科技大学 土木工程学院,江苏 苏州 215011)
【下载PDF全文】 【下载Word】摘要:为得到拱桥拱肋在不同受力情况下的应变分布规律,通过建立有限元模型和采用基于光频域反射(OFDR)的分布式光纤传感技术2种方法研究了不同荷载情况下的拱肋应变分布。结果表明:在拱肋表面粘贴的基于OFDR的分布式光纤传感器不仅能准确地反映不同荷载情况下拱肋的应变分布规律,还可以得到拱肋在吊杆损伤前后的应变分布变化,且能定位吊杆损伤位置。
关键词:光频域反射;分布式光纤传感器;拱肋;应变监测;损伤定位
中图分类号:TP212.9 文献标志码:A 文章编号:1002-5561(2021)09-0020-04
DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2021.09.005
0 引言
拱肋是拱桥的主要成分,监测拱肋的变化情况对施工后的线形控制和结构性能评估具有重要意义。然而,拱肋上监测点之间的高度差变化很大,使拱肋的测量精度难以满足工程监测的要求。于是,杨勇等人[1]在拱肋上的10个测点安装了振弦式应变计对拱肋的应力进行监测;JOH S H J等人[2]使用线性差动变压器(LVDT)监测轨道挠度。但这些接触式传感器对监测环境和安装条件都有严格的要求,并且得到的数据都是离散的,不能准确反映结构的整体状态。非接触式的测量主要有全球定位系统(GPS)、全站仪和机器视觉[3-5]等测量方式,虽然可以避免接触式传感器的一些缺点,但容易受到天气的影响,且设备成本高,数据处理复杂。光纤具有精度高、抗电磁干扰和受环境影响小等优点,因此越来越多的工程领域使用光纤进行健康监测。2015年,单一男等人[6]借助分布式光纤传感器应变数据重构了结构的应变场;2019年,李洁等人[7]研究了基于光频域反射(OFDR)的分布式光纤传感技术在混凝土蜗壳模型中的应用;2020年,仇唐国等人[8]利用OFDR技术对基坑的土体位移信息[8]进行监测。但这些研究中拱形结构的研究相对较少。本文结合有限元
法(FEM),采用基于OFDR的分布式光纤传感技术探究拱肋的应变分布。
4 结束语
本文针对拱桥拱肋上的应变分布规律展开了研究,用等强度梁对基于OFDR的分布式光纤传感器做了标定试验,结果符合要求。通过FEM和静载试验得到了不同荷载情况下拱肋的应变分布规律,结果表明:基于OFDR的分布式光纤传感器不仅能实现拱桥拱肋的分布式测量,得到结构高精度的空间应变分布,还能对损伤进行定位。本文的研究为拱桥主拱和吊杆的健康监测提供了新方法,在实际工程中可以据此及时决定对吊杆是否进行加固或更换。后续试验将进一步研究不同监测距离对传感效果的影响。