BOTDR光纤温度监测技术在土木工程中的应用研究

布里渊光时域反射计(BOTDR)是一种新型的分布式光纤传感技术。布里渊光频移量不仅与光纤的应变状态相关,还与光纤的温度存在相应的线性关系,因此BOTDR可以用作分布式的温度监测。本文对基于BOTDR的分布式温度监测技术及其在土木工程中的应用展开了实验研究,研究选用的是美国康宁公司900μm单模紧套光纤,实验标定布里渊光频移量对温度的敏感度为1.43 MHz/℃。通过室内外实验以及在实际隧道工程中的应用,验证了BOTDR的温度测量精度达2℃,因此将该技术应用于分布式温度监测是可行的,长期稳定性良好。     

保压蜗壳外围混凝土应变及脱空分布式光纤监测

采用基于PPP-BOTDA分布式光纤应变感测技术,将特制的感测光缆安装到水轮机保压蜗壳表面及外围混凝土内,对充水试验和保压卸压过程中蜗壳结构的应变分布和变化进行监测,实测光纤应变量与计算结果接近。当充水试验加压到2.6MPa和4.1MPa时,钢蜗壳表面的环向平均实测应变分别为330με和590με。感测光缆有效监测到了蜗壳在首次加压到1MPa时的应力调整现象,以及卸压后约-20με的残余应变。试验中还观察到了卸压后外围混凝土的收缩,混凝土结构环向压应变约为70～100με,计算得到蜗壳和混凝土脱空的隙缝开度为0.5～1.4mm,监测成果可为蜗壳结构的设计优化提供参考。     

基于仿生学的建筑物智能结构系统初探

讨论了赋予建筑物以智能结构系统的必然性与可行性,并结合仿生学的研究,探讨了建筑物智能结构系统的结构组成。通过介绍一些技术上相对比较成熟的智能材料,诸如光导纤维、碳纤维混凝土等传感和驱动材料,为建筑物智能结构系统的建立,提供了物质材料上的支持。通过对生命现象的模仿,本文将建筑物智能结构系统细分为以下几个部分:神经系统式的传感、神经网络式的分析思维、肌肉组织式的驱动、自愈合、有机材料以及多种智能材料的集成。此外,本文还指出,将仿生学同建筑材料与结构的发展相结合,建立建筑物智能结构系统,不仅为建筑物提供更加有效的安全保障,还为人类与自然和谐共处提供了一个发展方向。