分布式光纤传感技术在工程变形监测中试验的研究

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1、独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅

2、和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要沉降会导致路面发生病害，准确掌握沉降的变化势态，对路基及路面的建设及防护有着非常重要的意义。同样，在深基坑工程越发普遍的今天，获得准确的基坑变形数据，对工程顺利进行及减少工程不必要的损失也非常的必要。在深基坑变形监测过程中，水平位移是基坑变形的直接反应量，因此对基坑水平位移的有效监测显得至关重要。本文针对土木工程结构健康监测中对于沉降监测、水平位移监测方法的改进需求，利用基于

3、BOTDA的布里渊分布式光纤应变温度监测系统、同时结合两个简化后的模拟试验模型，分别对分布式光纤用于沉降监测以及水平位移监测进行了模拟验证，其中包含了光纤布里渊的感知特性及温度补偿方法的探究。主要的工作和结论如下：1、介绍了布里渊分布式光纤的传感机理，理论分析和探讨了布里渊分布式光纤温度与应变的耦合作用。并且利用基于BOTDA的分布式光纤应变温度监测系统，对常见光纤进行了感知试验研究，得到了布里渊频移与温度和应变的对应关系。2、利用基于BOTDA的分布式光纤应变温度监测系统，由H型钢钢梁的挠曲变形结合沉降计算模型，进行了模拟线路沉降变形

4、监测的试验，并且采用了温度补偿方法。试验结果表明，这一模拟试验及计算模型的结合是不可行的。由于梁挠曲变形与沉降变形的机理的不同，故该方法用于长距离线形沉降变形监测的适用性有待验证。3、利用基于BOTDA的分布式光纤应变温度监测系统，由H型钢钢梁的挠曲变形结合水平位移计算模型，进行了模拟型钢桩体水平位移变形监测的试验。试验结果表明，这一模拟试验及计算模型的结合是可行靠的。该方法实现了温度自补偿，并且与温度补偿方法对比，证明了自补偿方法可靠。从根本上解决了实际工程中环境温度对监测结果的干扰，可以用于实际工程中结构梁、柱、输油管道、桩以及基坑

5、的变形监测。关键词：布里渊散射；分布式光纤；沉降监测；水平位移监测；温度补偿AbstractPavementdiseasesareusuallycausedbythegroundsettlement.Masteringthelandsubsidencetrendsaccuratelyisveryimportantfortheroadconstruction.Similarly,masteringthefoundationpitdeformationintimeistheessentialassuranceforsuccessfulcon

6、structionoftheproject.Asadirectreactiontothefoundationpitdeformation,thehorizontaldisplacementmonitoringisveryimportant.Duetotheimproveddemandforstructuralhealthmonitoringofsubsidencemonitoringandhorizontaldisplacementmonitoringmethods,thisdissertationusingthesystemfiber

7、-opticstrainbasingonBOTDABrillouindistributedstrain-temperaturemeasurementsystemandcombiningwithtwosimplifiedsimulationtestmodels,tosimulateandverifytheapplicationofdistributedopticalfiberonthesubsidencemonitoringandhorizontaldisplacementmonitoring,whichincludestheresear

8、choftheperceptualcharacteristicsofBrillouinscatteringdistributedopticfiberandtemperaturecompensationmet