分布式光纤传感监测三峡大坝混凝土温度场试验研究论文

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1、分布式光纤传感监测三峡大坝混凝土温度场试验研究论文摘要：以光纤分布式测温系统为手段，研究了三峡工程左厂14坝段浇筑过程中混凝土水化热的释放过程。结果表明，高程为140.56m的仓面，混凝土浇筑后3d，坝块内部上游面温度和中心点温度达到最高值，分别为34.75℃和2685℃；坝块内部下游面温度达到最高值是混凝土浇筑后5d，为30.4℃；22～28d，坝块内部温度逐渐下降并趋于稳定。关键词：三峡工程温度光纤传感监测几乎所有的混凝土坝施工期间都要采取措施进行温度控制.freeleroli2等报道了他们将F-P光纤干涉传感器埋入一个5m长的混凝土梁中检测其热膨胀。瑞士皇家技术学院Sm

2、art公司的产品采用Brillouin散射光的分布式温度测量系统，它不但需要从光纤的一端输入脉冲激光光源，另一端输入连续激光光源，而且需要采取措施来分离温度效应的机械应变效应，所以其工程应用不是最佳选择。英国YorkSensorsLimited是国际上首家开发光纤分布式测温系统并使之商品化的公司，已经有20多年的历史，并一直在该技术领域中保持国际领先地位。通过测量发射光和接收定点反射光的时间差及光在光纤中的传播速度可精确地确定发生反射的位置(定位)，利用反射光中Raman反射光的温度依存性质，可以计算出发生反射的点的温度值。德国GTC公司同慕尼黑科技大学3利用YorkSenso

3、rsLimited的产品，在土耳其Birecik混凝土坝、约旦anager主控程序实现，包括PC与DTS的连接、系统参数装载、命令发送、图形显示及存储、区域显示、报警显示等。其中ZoneGenerator可产生一个批处理文件，通过命令文件可以设置关注区域、报警舆值。图1光纤传感网络3.3中间成果及分析光纤传感网络的埋设于4月2日完成，随即进行了检测，为了掌握坝块内部混凝土水化热实际的释放过程，一周内每天检测3次，分别选择在不同的环境温度下进行。混凝土浇筑后的3d(21:55)，坝块内部上游面温度达到最高值，传感点号115，网络定点位置118.975m，温度峰值为34.75℃，此

4、时，实测光纤传感网络温度分布曲线如图2所示。其中：AB为光纤测温系统机内光纤段，BC为机外尾纤，CD为接线盒至进坝口的不锈钢铠装传输光缆，D点为传感网络进坝口，之后的不锈钢铠装光缆既传感又传输，随时可得到80个点的温度值。为验证检测成果的准确性，对进坝口D点前的AB、BC、CD段用常规温度计进行了测量，误差仅为0.1℃。由图1知，从113点开始，仓面底部没有布置蛇形冷却水管，115点的位置离冷却水管最远，距上游表面1.5m，这是造成图2FG段(113点～115点)在整个水化热释放过程中属最高温度分布区的重要原因之一。4d后，峰值温度开始逐渐下降，4月30日后趋于稳定，量值在2.

5、4～25℃。图2最高温度时刻的光纤传感网络温度分布曲线图3第二峰值温度时刻光纤传感网络温度分布曲线坝块内部下游面是第二个温度高值区(DE段，即78点～88点)，温度达到最高值是混凝土浇筑后的第5d(10:21)，峰值为30.4℃，网络定点位置87.451m此时，实测光纤传感网络温度分布曲线如图3所示。这一区域的仓面底部同样没有布置蛇形冷却水管，不过离冷却水管的距离只有1m；2个温度高值区的混凝土标号均为250，其他区域为150，这是造成2个温度高值区的又一重要原因；DE段4级骨料级配，而FG段3级骨料级配，这也促成了FG段最高温度分布区的形成。6d后，峰值温度开始逐渐下降，4月

6、22日后趋于稳定，量值在23～25℃。图4115、80、100测点温度过程线将实测上游面115点的温度过程线、下游面88点的温度过程线和传感网络内部中心100点的温度过程线绘于图4中，显见上游面115点温度过程线形成了外包络线，一直处于最高；下游面88点温度过程线处在中间，这是2个温度高值区，但二者下降较快，且速率几乎一样；网络内部中心100点的温度过程线在最下方，量值小，但下降速率要慢许多，有时略有回升。实际监测到的坝块内部混凝土水化热温度曲线属偏正态曲线，这与传统的温度计算理论及热传导理论成果是一致的。4结论(1)本文提出的常态大体积混凝土分布式光纤传感监测技术可实现大体积

7、混凝土施工期和运行期的温度场监测，是对大坝温度监测传统仪器、理论和方法的变革和创新。(2)所优选的光纤分布式温度测量系统安装方便，可快捷、准确地检测到坝体混凝土结构内部温度场的变化，这对大坝的健康诊断和安全运行十分有利。(3)设计的光纤传感网络基本覆盖了32m×20m的浇筑仓面，且冷却水管、混凝土标号、骨料级配等对实际温度场的影响都能在温度分布曲线中较好的反应。蛇形冷却水管强迫降温效果明显；混凝土标号越高，混凝土水化热产生的温度越大；骨料级配大，对温度的影响越小。(4)在混凝土水化热变化的全