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本文针对混凝土坝裂缝监测的难点,通过理论和实验分析,深入研究了基于光纤弯曲损耗的混凝土坝裂缝监测技术,这对及时监测大坝裂缝的发生和发展,充分掌握大坝安全性态,确保大坝安全具有重要的理论意义和实际应用价值。论文的主要研究内容如下:
(1)深入分析了光弯曲损耗的基本理论,研究了光纤传输过程中光能量损耗的各种影响因素,利用光功率计,通过试验,分析了不同波长光和不同弯曲角度对光纤弯曲损耗的影响规律,并建立了相应表达式。
(2)在深入分析光时域反射仪工作原理的基础上,结合混凝土坝不同裂缝类型的特点分析,通过实验,研究了裂缝基于OTDR的光纤监测方法,分析了光纤监测的影响因素、敏感性和复用能力,研究了不同光波长和不同光纤一裂缝交角对Ⅰ、Ⅱ型裂缝监测的光损耗变化规律。
(3)通过理论分析和实验研究,概念性地提出了一种新型的弹簧式光纤传感器,并深入分析了该传感器的敏感性、监测能力和影响因素,提出了相应的优化方法。
(4)由钢筋混凝土梁破坏过程的监测试验,分析了基于OTDR的常规直光纤进行裂缝监测的不足,研究了弹簧式光纤进行分布式裂缝监测的敏感性,并以高拱坝结构计算成果为基础,分析了弹簧式光纤应用于拱坝裂缝监测的可行性。