[发明专利]一种混凝土结构裂缝监测预警系统及预警方法

权利要求书

1.一种混凝土结构裂缝监测预警系统，其特征在于，包括裂缝监测系统和裂缝安全评估预警系统；

所述裂缝监测系统包括埋设于混凝土内部的多层相互平行的光纤网格，每层光纤网格由若干横向光纤和纵向光纤构成，横向光纤和纵向光纤均与光时域反射仪连接；

所述裂缝安全评估预警系统包括监测数据存储模块、空间坐标系建立模块、三维有限元模型模块和预警平台模块；

所述监测数据存储模块用于存储发生局部光损耗光纤的相关信息参数；

所述空间坐标系建立模块用于建立被测混凝土结构与其内部光纤网络的共同空间坐标系，

所述空间坐标系建立模块还用于：

在所述共同空间坐标系下，将所述监测数据存储模块中各条光纤发生局部光损耗点的位置信息转换为X、Y、Z三方向的坐标信息；

根据光损耗点的坐标信息求光损耗点处裂缝与光纤的夹角及裂缝的宽度，具体求解方法为：利用两相邻光损耗点的坐标信息可以得出裂缝在两光纤间的方向向量i＝(x₂-x₁，y₂-y₁，z₂-z₁)，在空间坐标系下各条光纤的方向向量j为已知量，结合光损耗点所在光纤在该点处的方向向量j，利用向量夹角公式便可得出裂缝与光纤在光损耗点处的夹角θ；

将光损耗点处的光损耗值L和光纤与裂缝的夹角θ，代入裂缝宽度w和光纤-裂缝夹角、光损耗L的函数关系式w＝f(θ,L)，得出裂缝宽度；

所述三维有限元模型模块用于在空间坐标系下建立被测混凝土结构的三维有限元模型，进行应力应变分析；

所述预警平台模块用于将分析结果发送至预警设备，发出预警。

2.根据权利要求1所述的一种混凝土结构裂缝监测预警系统，其特征在于，每层光纤网格中的横向光纤相互平行，纵向光纤相互平行。

3.据权利要求1所述的一种混凝土结构裂缝监测预警系统，其特征在于，任意一条横向光纤和任意一条纵向光纤的夹角为一非零值，且任意一条横向光纤和任意一条纵向光纤构成的夹角相同。

4.根据权利要求1所述的一种混凝土结构裂缝监测预警系统，其特征在于，所述发生局部光损耗光纤的相关信息参数包括发生局部光损耗光纤所埋设的高度、所在光纤网格层横纵向的列数、光损耗大小、光损耗点距光时域反射仪的距离。