基于长标距分布式布拉格光纤光栅(FBG)传感的地铁基坑施工监测

以无锡地铁河埒口站基坑监测为例,研究了长标距FBG光纤传感技术在地铁基坑施工应变及变形监测中的应用,并结合现场施工情况对监测数据进行分析.结果表明,分布式布设光纤传感器可较准确地监测地下连续墙在开挖过程中的水平变形,并能对周边建(构)筑物的变形状态及安全状态进行有效监控.在施工过程中可根据监测结果,适当调整施工参数,为安全生产提供保障,并确保后续安全顺利施工.     

分布式长标距FBG传感器的优化布设

讨论了传感器优化问题中遗传算法的编码问题,提出采用Grefenstette编码来解决遗传交叉,变异算法过程中可能产生的基因座编码重复的问题,分析了分布式长标距FBG传感器的布设特点,提出了基于Grefenstette编码遗传算法的、以静力位移为目标函数、位移识别误差最小为优化准则的传感器优化布设方法。通过算例证明了本文算法的可行性,能有效节约布设成本。     

光纤光栅锚端预应力传感器的研究

针对传统检测方法长期稳定性差、不能实现分布式测量、信号不能远距离传输等缺点,基于光线光栅的优点,以及预应力钢绞线的特殊结构和复杂工作情况,提出基于光纤光栅的预应力结构锚端传感测试方案,对光纤光栅预应力传感器进行研究。实验结果表明,该传感器重复性好,测量精度高,可以满足预应力锚端监测的需要。     

基于光纤光栅传感器的大应变碳纤维板应力监测研究

提出了一种平面倾斜复合技术,可利用该技术将光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器倾斜粘贴于碳纤维板表面,以解决FBG传感器量程小无法跟踪监测大应变碳纤维板受力状态的问题。建立了FBG传感器监测应变与碳纤维板应变之间的理论关系,并以FBG传感器倾斜角度为变化参数,对碳纤维板进行张拉试验,测定FBG传感器灵敏度的变化状况。试验结果表明:该方法能有效降低FBG传感器的应变灵敏度,从而提高FBG传感器的监测量程,使其能跟踪监测碳纤维板临近破坏时所产生的应变。     

基于光纤光栅压力传感器的轨道区段占用检测方法研究

轨道电路是用于检测列车是否占用轨道区段的设备,正确判断其分路状态对行车安全十分重要。当出现轨面生锈或积污等问题时,由于分路电阻过高导致轨道电路分路不良,这将影响分路状态的可靠判定,轨道区段占用检测方法仍存在瓶颈。对此,利用光纤光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)压力传感技术的优势,结合轨道电路的工作原理和轨道动力学分析结果,设计轨道占用检测的系统结构;监测FBG的中心波长漂移量,统计列车进出轨道区段的轮对轴数,通过轴数比较解决轨道电路分路不良时的轨道区段占用检测问题。对光纤Bragg光栅纵向应力特性进行仿真实验,结果表明:FBG的中心波长漂移量和纵向应力的改变成正比,即和钢轨受力形变所产生的弯矩变化成正比,这种应力特性可有效应用于轨道区段的检测问题。     

长联大跨连续梁桥无缝线路布置方案

西安机场线渭河特大桥采用长联大跨连续梁,主桥连续梁联长900 m,最大温度跨度715 m,具有温度跨度大且多跨连续梁相接的特点,需合理设计无缝线路。针对该工况提出5个无缝线路布置方案,采用有限单元法进行无缝线路附加力计算,从钢轨强度、桥墩受力两方面进行方案比选后,现场调研国铁类似工况,确定最终推荐方案。得出结论:(50+8×100+50)m连续梁两侧梁端布置单向钢轨伸缩调节器,满足钢轨强度检算的要求且能有效减小相邻连续梁固定墩受力,无需布置双向钢轨伸缩调节器。     

基于Matlab的连续梁桥动力响应分析

利用插值振型函数法来获得多跨连续梁的振型函数。建立连续梁桥振动方程,利用有限元分析软件Ansys对连续梁进行模态分析并将连续梁成千上万个自由度的有限元模型重构成数个自由度的动力学模型,且保持二者前几阶振型一致。基于M atlab数学分析软件模拟连续梁振型函数,利用ODE系列函数的二次开发函数来求解连续梁桥振动方程。计算表明本文方法可行、有效,具有较高的精度。     

光纤光栅传感器在斜拉桥索力监测中的应用

光纤光栅传感技术已成为监测领域的探索热点之一。为提高光纤光栅传感器在恶劣应用环境中的成活率以及与被测基体的耦合性,在钢绞线中心丝上设置凹槽,嵌入光纤布拉格光栅(FBG)传感器,研制成自感知钢绞线并用于拉索中,实现对拉索索力的智能监测。以湖南省衡阳市东洲湘江大桥为工程背景,对随机抽取的12根拉索的标定数据及某监测周期的索力监测值进行分析。结果表明:采用凹槽内嵌封装技术的FBG传感器成活率高,监测量程大且误差小,稳定性良好,可为光纤光栅传感器在拉索索力监测中的应用提供技术支撑。     

凹槽内嵌式封装光纤光栅应变传感器的温度特性

内嵌预压式封装解决了光纤光栅传感器存活率低、监测量程不足等问题,实现了光纤光栅传感器对钢绞线应变的实时健康监测。光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器主要受轴向应变和温度特性影响,为保证其内嵌封装后对钢绞线应变监测的可靠性,以温度为变化参数对其进行水浴恒温试验,对比分析在5～100℃过程中FBG传感器内嵌式封装前后中心波长变化。试验结果表明:FBG的中心波长随温度升高呈线性增长,与初始波长无关;在钢绞线中心丝凹槽封装裸FBG后,温度灵敏度增大了1倍;当钢绞线使用环境温差达到30℃,温度的交叉影响可使FBG传感器的应变测量误差达到7.6%以上,且钢绞线应变越小误差越大;应在钢绞线中心丝不受力部位串联封装1个FBG传感器,以实现温度补偿减少误差。试验结束后,FBG传感器封装完好,所测试验数据仍具有良好的线性度和重复率,对温度有较好的适应性,为自感知钢绞线的工程应用提供了可靠依据。     

光纤光栅传感器在铁路领域的研究与应用

概述了光纤Bragg光栅传感原理,介绍了目前光纤光栅传感器在国内外铁路领域中的研究与应用情况,分析了光纤光栅测试技术在铁路领域的潜在应用及发展前景。     

光纤光栅应变传感器的温度补偿及其工程应用

在使用光纤光栅应变传感器对结构应变进行监测的过程中,为了解决光纤光栅的中心波长对温度与应变交叉敏感的问题,从光纤光栅传感器的微观结构及其工作时与混凝土的相互作用机理出发,给出了利用光栅温度传感器对光栅应变传感器进行点对点温度补偿的方法,通过对应变传感器测得的数据进行修正,来获得由荷载引起的结构真实应变值。利用实际工程中的测量数据对该方法进行了验证,得到了较为理想的效果。     

城际铁路长联大跨连续梁桥设计关键技术研究

随着我国城际铁路建设步伐的加快,长联大跨连续梁桥的应用越来越多,为解决长联大跨连续梁设计中的几个关键技术问题,依托西安北至机场城际铁路渭河特大桥的设计,采用理论计算和数值模拟相结合的方法,建立主桥模型进行计算,研究该桥临时支座解除时机、地震效应特点、大梁缝轨道方案等诸多设计问题,解决了该桥的临时支座设计解除时机、抗震设...     

长联大跨连续梁桥减隔震设计方案比选

长联大跨连续梁为适应梁体的自由变形,通常桥梁纵向仅设置一个固定支座,在罕遇地震下,传统的延性设计方法难以满足规范设计要求。本文以(65+5×108+65)m连续梁为工程背景,分析研究了几种减隔震设计方案的减震效果。分析表明,选择合理的抗震措施,能大幅提高结构的抗震性能。     

长联大跨连续梁桥温度场实测与仿真分析

长联大跨连续梁在日照温度作用下,因截面温度分布不均匀,温度梯度过大,易导致箱梁开裂等现象.荆州海子湖大桥为单联15跨的连续梁桥,温度的变化对结构的位移和应力影响较大,因此,掌握该类桥梁日照温度作用下的温度场分布规律和计算模式十分重要.以荆州海子湖特大桥为研究对象,利用其长期监控系统的温度实测数据,研究桥梁的温度场分布特...     

螺旋倾斜式光纤光栅传感器监测钢绞线应变方法研究

设计了一种在钢绞线中心丝上设置螺旋倾斜凹槽,将光纤光栅(FBG,Fiber Bragg Grating)传感器封装于凹槽中的自感知钢绞线,以解决FBG传感器寿命低、量程小而无法监测大应变的问题。建立了FBG传感器监测应变与钢绞线应变之间的理论关系,以凹槽螺旋倾斜角度为变化参数,对FBG自感知钢绞线进行张拉试验,测定FBG传感器灵敏度的变化情况。试验结果表明:通过螺旋倾斜放置光纤光栅能有效降低FBG传感器的应变灵敏度,使其监测量程接近钢绞线的极限破断力,从而实现应用FBG传感器监测大应变的目的。     

基于分布式光纤的刚体温度力监测技术

针对无缝线路内部温度力引起的胀轨、断轨风险,提出了一种基于分布式光纤的刚体温度力监测技术,并开展了刚体温度力监测和钢轨不同部位的温度力测试试验。结果表明：利用分布式光纤可以监测到温度力作用下刚体的纵向位移和钢轨轨腰、轨底处的温度力分布;分布式光纤监测到的刚体在温度力作用下的最大纵向位移与百分表测量差值最大0.20 mm,相对误差为4.0%;温度力在轨腰处分布较均匀,在轨底处呈现扣件附近较大、其余位置较小的规律。     

客运专线铁路宽幅长联大跨连续梁桥设计关键技术研究

杭州钱江铁路新桥是沪杭甬客运专线和杭长客运专线跨越钱塘江干流的客运专线连续梁桥,该桥桥面宽、跨度大、单联跨数多长度大,结构受力纵横向均较复杂,空间效应极其明显,其关键技术设计需要得到重视与研究。结合杭州钱江铁路新桥有限元模型及车桥耦合动力分析,对剪力滞效应、偏载系数效应、抗震及减震措施、大位移伸缩缝、车桥耦合振动等关键技术问题进行了研究。活载偏载下剪力滞效应显著,正应力与扭转剪应力偏载系数存在差异,黏滞性阻尼可有效减少制动墩顺桥向水平地震力和面内弯矩,TW450型伸缩装置可满足梁端伸缩大位移要求,设计列车运行速度范围内桥梁与车辆动力响应满足要求。     

光纤光栅传感器在桥上无缝道岔结构模型试验中的应用

以桥上无缝道岔模型结构为基础,在岔区布置光纤光栅传感器,对道岔模型结构在钢轨与梁体升温过程中钢轨纵向力进行监测。通过理论计算与试验结果的对比分析,证明了光纤光栅传感器在桥上无缝道岔模型试验中应用的可行性,分析了在桥上岔区CRTSⅡ型板式无砟轨道与CRTSⅠ型无砟轨道的受力情况,同时预测了光纤光栅传感器在客运专线中的应用前景。     

高烈度地震区长联大跨连续梁桥减隔震措施研究

随着高烈度地震区连续梁结构的广泛使用,高烈度地震区长联大跨连续梁桥的减隔震措施研究更加重要。本文结合渭河特大桥主桥(50+8×100+50)m预应力混凝土连续梁进行抗震研究,对采用摩擦摆支座和黏滞阻尼器共同作用的减隔震措施进行了计算分析。结果表明,该措施能够使桥墩共同分担地震效应,提高桥梁抗震性能。