基于分布式应变传感的冲刷监测研究

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1、表兩扛ｆ硕±学位论文基于分巧式应变传感的冲側监测研巧专业名巧：主木工程研究生巧名；吴也意导师姓名：吴智深教巧万春风副教授ＳＣＯＵＲＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧＳＴＵＤＹＢＡＳＥＤＯＮＤＩＳＴＲＩＢＵＴＥＤＳＴＲＡＩＮＳＥＮＳＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄ１：ｏＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｇＢｙＸｉｎｙｉＷ

2、ｕＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｐｙＰｒｏ色ｓｓｏｒＺｈｉｓｈｅｎＷｕＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆｅｓｓｏｒＣｈｕｎｆｅｎＷａｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｎｉｎＰ．Ｒ．Ｃｈｉｎａｊｇ，Ｊｕｎｅ２０１５东南大学学位论文独巧性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研巧成果。尽我所知ｌｉｌ，，除了文中特别加标注和致谢的地方外论文中不包含其他人已经麽表或撰写

3、过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我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。一《’研巧生签名；日期；本东南大学学位论文使用巧枚声明东南大学、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文、中国科学技术信息研究所的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档一，的内容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阁和借、阅，可Ｗ公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）论文的

4、全部内容或中英文摘要等部分内容。。论文的公布（包括Ｗ电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理研究生签名＝师名＾摘要巧要在水利、，水流的冲刷对结、给排水海河岸堤巧防护、桥梁、海洋平台等工程中构造成破坏的现象相当普遍，给。结构的地基往往由于水流的冲蚀而使得其强度降低一结构的安全带来隐患，。冲刷是导致桥梁水毁的个主要原因世界各国每年都有许多一，。桥梁因洪水的冲刷而毁坏，而且因为水流的冲刷都发生在水下般很难及时发现，，冲刷深度的监测对于水下结构的安全非常重要，因此最近几年学

5、者们积极致力于开发各种传感器来腔测冲刷深度。在前人的研巧基础上，本文基于分布式长标距光纤一光栅（ＦＢＧ）传感技术，开发了种新型简单的冲刷传感器，并从应变变化和频率变化两个方面验证冲刷传感器监测河床冲刷深度的性能：。主要研究内容如下（１）简单介绍了光纤光栅传感技术的传感原理、长标距ＦＢＧ传感器的制作工艺和封装方法，并对封装后的长标距ＦＢＧ传感器进行了基本性能的测试。封装后的长标距ＦＢＧ传感器能够适用于恶劣的工作环境且具有良好的动静态测试性能。一，开发了种新型简单的冲刷传感器樹利

6、用长标距ＦＢＧ的传感原理。当冲刷深度监测的概念是基于量测埋入河床中纤维増强复合材料（ＦＲＰ）直巧的应变变化时，ＦＲＰ一直杆上须巧貼个长标距ＦＢＧ传感探头阵列。水流使得弹性ＦＲＰ直杆在河床与水的交界处应变变化区别较大，通过河床上方和下方传感器中ＦＢＧ的波长特征可Ｗ判断河床与水的交界面的高度，从而得出冲刷的深度。当冲刷深度脏测的概念是基于量测埋Ｐ一入河床中ＦＲＰ直杆的频率变化时，ＦＲ直杆上只须粘贴个长标距ＦＢＧ。河床经过冲ＲＰ直杆露出河床部分将増大，进而导致直杆振动特性如自振频率随之

7、改刷后，弹性Ｆ变，不仅可Ｗ判断有无冲刷，还能。通过测试传感器的时程信号汁算其固有振动频率确定冲刷深度。（３）通过演绎推导，附加质量法为基础，得出了水下结构与水错合振动自振频率的求解公式。利用有限元软件ＡＮＳＹＳ对水下结构进行模态分析，得出水下结构自振。频率比无水时要小，水对其影响不可忽略但是水下直杆的自振频率与悬臂长度的关系变化趋势和无水时是一致的。４，（）通过水槽试验，对新开发的冲刷传感器进行了测试。水槽中填满黄沙模拟河床试验通过水泉使水在水槽中循环流动，模拟河床的冲刷

8、，应用新开发的冲刷传感器对一某时刻的冲刷深度进行监测，基于两种监测概念开发的冲刷传。通过试验可Ｗ证明感器均具有对河床冲刷进行实时监测的能力。关键词，，，：冲刷，ＦＢＧ流固错合水槽实验冲刷监测ＩＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｅｗａｔｅｒｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ，ｗａｔｅｒｓｕｐｐｌｙａｎｄｓｅｗｅｒａｇｅ，ｄａｍｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｂｒｉｄｇｅｓ，ｏｆｓｈｏｒｅｐｌａｔｆｏｒ