探索分布式光纤传感在铺装裂缝监测中的应用研究

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1、东南大学硕士学位论文分布式光纤传感在铺装裂缝监测中的应用研究姓名：关永胜申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：黄卫20061201东南大学硕士学位论文摘要裂缝是工程结构的常见病害，也是一种后果严重的病害。裂缝在道路工程中的危害也十分的严重。在钢桥面铺装中裂缝的病害表现的尤为突出。国内外的研究人员都着重于铺装材料、裂缝处置等的研究。本文基于国家自然科学基金“基于分布式光纤传感器的钢桥面铺装裂缝扩展模型研究”(基金编号：50658001)项目，以铺装裂缝监测为研究对象，以分布式光纤传感为技术手段，分析对比主要分布式光纤传感技术的特点，选择BOT

2、DA作为技术手段，研究了BOTDA酶应交、温度传感性能，提出了监测裂缝宽度的方法，并应用于现场试验验证。基于对光纤损耗与分布式光纤传感关系的分析，对比FBG、BOTDR、OTDR、B01I)A分布式光纤传感的特点；结合钢桥铺装裂缝病害的特点，选择BOTDA作为铺装裂缝监测技术，并确定了光纤的埋设方式。进行了传感光纤的材料性质试验，如抗拉强度、断裂延伸率。根据光纤传感技术特点，确定光纤模式、光纤连接方式等，并进行光纤传感应用。进行了BOTDA光纤传感系统的应变、温度传感试验，得到了所用光纤的应变和温度．布里渊频移系数，结果是线性的。本文首次将光纤粘贴于环氧

3、沥青混凝土表面，得到温度．布里渊频移系数为2．33~2．43M唧爿℃。进行了传感光纤的温度、压力耐受试验，光纤满足路面使用要求；研究了空间分辨率、空间采样间隔的影响，得到了裂缝宽度与布里渊频率漂移的对应关系，得出紧套光纤的裂缝感知精度为0．1mm，裸光纤的裂缝感知精度为0．03mm。最后，进行光纤裂缝埋设的现场试验验证，测得路面的温度变化、残余变形、路面裂缝，与实际情况相符。本文的研究为钢桥面铺装分布式光纤监测提供了理论基础，对钢桥面铺装早期裂缝等的监测，将能有效维护钢桥面铺装，改善铺装的使用性能，延长使用寿命。关键词：BOTDA裂缝分布式光纤传感钢桥面

4、铺装环氧沥青混凝土东南大学硕士学位论文ABSTRACTCrackisacommondiseaseofengineeringsullemre．andisdang盯om．Crackisalsoasevefediseaseinpavementengineering，especiallyforsteeldeckpavement．Athomeandabroad，researchersemphasizepavementmaterial,cracktreatmentandsoOILThisdissertationisapartoft}leNationalNaomiSc

5、ienceFoundationproj鳅‘ResearchonCrackExpandmodelofSteelDeckpavementbased∞distributedoptical-fibersensing’．Detectingcracksofpavementisstudiedwithdistributedoptical-fibersensingtechnologies．Themaindistributedoptical·fibersensingtechnologiesareinvestigated．BOTDAisselectedtodetectcrac

6、ks．TheabilityofBOTDAtosal∞strainandtomparahn'eisresearched．AmethodofdetectiI唱crackisformedtoⅨtimatecrackwidth．Thismethodisusedinextraventriculastest．Accordingtoanalyzmgtherelationshipbctwccllthelossofopticalfiberanddistributed叩6cakfib日sensillg．thecharactersofFBG,OTDILBOTDRandBOTD

7、Adistributedoptical-fibersensingareinvestigated．Comidedngthespecialtiesofcracks，whichwerefoundindeckpavement,themaindis啊bInedoptical-fibersensingtechnologiesiscomparedwitheachother．BOTDAisproposedtodetectpavementcracks．Themethodofusingfiberisformed．Thematerialcharactersofthefiber

8、,whichisusedbydistributedoptical-fiberse