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分布式光纤传感器监测预应力锚索应力状态的试验研究
  • ISSN号:1000-6915
  • 期刊名称:《岩石力学与工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TV223.34[水利工程—水工结构工程] TN253[电子电信—物理电子学]
  • 作者机构:[1]南京大学地球科学系,江苏南京210093, [2]南京航空航天大学土木工程系,江苏南京210016, [3]东南大学土木工程学院,江苏南京210096
  • 相关基金:国家杰出青年科学基金项目(40225006);国家教育部重点资助项目(01086);南京人学985工程项目;
中文摘要:

对预应力锚索应力分布状态的监测一直是岩土预应力锚固工程中的难题之一,而布里渊光时域反射计(BOTDR)光纤应变传感技术是一项新型光电监测技术,可对光纤及其附着支护表面的轴向应变实现分布式监测,因此研究如何将其应用于岩土工程预应力锚固体系的应力监测具有重要的理论意义与工程价值。分别对1根钢铰线锚索与3根基纶纤维增强复合塑料(AFRP)锚索进行了应力状态监测试验,分布式应变采样点最小间距为5cm。测试结果表明,分布式光纤传感器具有较高的测量精度,光纤传感器与应变计测量结果之间的相对误差小于3.8%。在张拉锚固阶段,1根钢铰线锚索的预应力损失为8.8%,3根AFRP锚索的预应力损失小于6.08%;30d后钢铰线锚索预应力损失为11.1%,AFRP锚索预应力损失小于10.3%。由此可见,将BOTDR分布式光纤传感技术应用于岩土工程预应力锚索的应力分布状态监测具有广阔的前景。

英文摘要:

The monitoring of the stress distribution along prestressed anchorage cables is one of the unsettled issues for prestressed reinforcement in geotechnical engineering. As a novel optical fiber sensing technique, BOTDR (Brillouin optical time domain reflectometer) can be used to measure the distributed strain along an optical fiber bonded to the support structure. Therefore, it is of great theoretical significance and practical value to study how to apply this technique to the monitoring of the stress distribution for the prestressed anchorage cables. A tensile test is carded out for one steel and three AFRP (aramid fiber reinforced plastic) prestressed anchorage cables while the strain distributions of the cables are monitored simultaneously with a sample resolution of 5 cm. The experimental results show that the distributed fiber optic sensing holds a rather high accuracy, with a relative error of the measurement results of no more than 3.8% between the fiber optic sensor and the strain gauge. The instantaneous prestressing loss of steel prestressed anchorage cable is 8.8%, while the instantaneous prestressing loss of AFRP prestressed anchorage cables were under 6.08%. After 30 days, the total prestressing loss of steel prestressed anchorage cable was 11.1%, while the total prestressing loss of AFRP prestressed anchorage cables were under 10.3%. Thus, the conclusion can be drawn herein that BOTDR distributed fiber optic sensing shows considerable applicability in monitoring the stress (strain) state of prestressed anchorage cable in geotechnical engineering.

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期刊信息
  • 《岩石力学与工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国岩石力学与工程学会
  • 主编:冯夏庭
  • 地址:武汉市武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所
  • 邮编:430071
  • 邮箱:rock@whrsm.ac.cn
  • 电话:027-87199250
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6915
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1397/O3
  • 邮发代号:38-315
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国科协优秀期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:75823