光纖光柵智能材料、結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用.pdf

1、智能材料是一個(gè)具有感知、驅(qū)動(dòng)和控制等功能的智能化的材料系統(tǒng)。智能材料代表了材料科學(xué)的最活躍方面和最先進(jìn)的發(fā)展方向，成為了科學(xué)界研究的熱點(diǎn)。 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是土木界亟待解決的重大理論與現(xiàn)實(shí)問題，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)對(duì)于保障重大土木工程如橋梁、超高層建筑、大跨空間結(jié)構(gòu)、大型水壩、核電站以及輸油、供水、供氣等管網(wǎng)系統(tǒng)等的結(jié)構(gòu)安全具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 智能材料應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的研究，是21世紀(jì)具有挑戰(zhàn)性的課題。利用智能材料與結(jié)構(gòu)技

2、術(shù)解決重大土木工程結(jié)構(gòu)在整個(gè)服役期內(nèi)的健康監(jiān)測(cè)和安全評(píng)估問題，是一個(gè)全球性的研究熱點(diǎn)，具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)意義。 光纖光柵智能材料是近年發(fā)展起來的先進(jìn)傳感材料，它有效克服了當(dāng)前常規(guī)傳感系統(tǒng)在長(zhǎng)期穩(wěn)定性、耐久性和分布范圍方面存在的不足，最有希望滿足現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的高精度、遠(yuǎn)距離、分布式和長(zhǎng)期性的技術(shù)要求，具有傳統(tǒng)技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。研究開發(fā)在長(zhǎng)期穩(wěn)定性能上滿足工程要求的新型光纖光柵智能材料是從根本上實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的核心工作

3、之一。 本論文在國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家863計(jì)劃和湖北省重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目的支持下，在導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下，從光纖光柵智能材料的傳感機(jī)理出發(fā)，研究了大型土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成、功能、監(jiān)測(cè)內(nèi)容、手段及實(shí)現(xiàn)，在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上研制了光纖光柵錨索測(cè)力傳感器，并將之成功應(yīng)用于武漢晴川大橋健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算基本吻合。本文接著研究并總結(jié)了傳感器在大型土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的優(yōu)化布點(diǎn)方法、健康狀況識(shí)別準(zhǔn)則以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集及后處理