[发明专利]船闸结构应变、应力分布式光纤监测方法及系统

摘要

本发明提出船闸结构应变、应力分布式光纤监测方法及系统，包括分布式传感光缆、数据采集设备、数据处理与分析模块；分布式传感光缆以与主筋绑扎的方式敷设于船闸的闸首底板、输水廊道、闸室底板、闸室墙钢筋混凝土表层的顶、底或内、外表面构成U字形回路；分布式传感光缆以与主钢筋绑扎的方式敷设于船闸的闸首底板、输水廊道、闸室底板、闸室墙钢筋混凝土表层混凝土浇筑完成之后，传感光缆距离混凝土表面5‑10cm；传感光缆将随钢筋混凝土结构产生同步变形，光纤传感器产生相应的应变；在闸首顶部建立数据采集站点，将所敷设的传感光缆线路通过光缆连接数据采集站点。

主权项

基于分布式光纤传感技术的船闸主体结构应变、应力和温度的监测方法，其特征是包括分布式温度和应变传感光缆、布里渊光时域分析数据采集设备、拉曼散射光时域反射数据采集设备、数据处理与分析模块；通过将分布式温度和应变传感光缆敷设于船闸主体结构，分布式的温度和应变传感光缆以与主筋绑扎的方式敷设于船闸主体结构的闸首底板、输水廊道、闸室底板、闸室墙钢筋混凝土表层的顶、底或内、外表面构成U字形回路；所述分布式温度和应变传感光缆距离混凝土表面5‑10cm；在闸首顶部建立数据采集站点，将所敷设的传感光缆线路通过光缆连接数据采集站点；分布式温度和应变传感光缆由紧套单模传感光缆和松套多模传感光缆组成，两根光缆并排沿主筋布置，紧套单模传感光缆用于应变测量，松套多模传感光缆用于温度测量；当结构产生变形，分布式温度和应变传感光缆将随钢筋混凝土结构产生同步变形，分布式温度和应变传感光缆产生相应的应变，将分布式温度和应变传感光缆的应变分布进行温度补偿、做差计算后就得到对应工况作用下钢筋混凝土结构的应变分布；船闸主体结构中各条分布式温度和应变传感光缆串联，由BOTDA布里渊光时域分析技术和ROTDR拉曼光时域反射技术同步测量光纤的应变分布，构成分布式光纤监测网，从而实现对船闸主体结构重点部位的实时、自动化、分布式监测；混凝土浇筑完成，待混凝土水化热完全释放、混凝土初凝之后，采集监测初值；之后，在混凝土养护期以及各个施工阶段，根据施工节点采集分布式温度和应变传感光缆数据，利用ROTDR测得的温度数据对分布式温度和应变传感光缆进行温度补偿，进而得到船闸主体结构在施工期间的应变分布情况；在船闸运营期间，定期采集数据，与施工期间的应变分布情况参量比较，得到船闸主体结构的应变和应力特征。