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用于钢筋混凝土结构的低成本封装光纤传感器开发
摘要： 持续需要更可靠地在多种工况下（如长期耐久性方面——包括裂缝与钢筋锈蚀影响、正常工作荷载响应及异常荷载条件下的响应）测量钢筋混凝土结构应变。光纤传感器在此领域具有显著潜力，且具备抗电磁干扰和重量轻等附加优势（Grattan等，2000）。这对铁路场景尤为重要，尤其是电气化线路。其小巧尺寸便于安装。然而，作为商业"封装"设备（传统认为需达到足够耐用性所必需）的应用受限于其相对较高成本，相比封装式电阻应变片等其他传感器设备。本文描述了利用3D打印技术将光纤传感器封装于树脂中，开发低成本易用工艺以制造适用于混凝土结构的坚固廉价"封装"传感器系统的初步研究。迄今工作表明，这是生产适用于表面安装及钢筋混凝土结构埋设的多传感器的便捷经济方式。论文阐述了试验封装件进行的概念验证测试，结果表明3D打印封装件具有进一步开发和应用于各类土木工程的巨大潜力，与传统传感器系统相比竞争力突出。
关键词： 封装、钢筋混凝土、3D打印、光纤传感器、应变测量
更新于2025-09-23 15:21:21
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基于分布式光纤传感器的钢筋混凝土梁裂缝监测
摘要： 本文研究了基于瑞利背向散射光学频域反射技术的分布式光纤传感器（DOFS）在土木工程结构健康监测中的应用。具体而言，报告了一系列实验室实验结果，这些实验旨在评估DOFS在受外部荷载作用的钢筋混凝土构件裂缝监测中的适用性和准确性。实验采用混凝土梁三点弯曲试验，将聚酰胺涂层光纤传感器直接粘贴于未处理的钢筋表面，并用硅胶层?；?。DOFS系统获得的应变测量精度与传统电阻应变片相当。此外，通过分析DOFS提供的高空间分辨率应变分布图，可有效检测裂缝形成。进一步对比钢筋应变分布与数字图像相关系统的测量结果发现：确定裂缝位置和追踪裂缝宽度随时间演变均可行，其中裂缝位置误差大多低于±3厘米，裂缝宽度误差大多低于±20毫米。
关键词： 裂缝监测、结构健康监测、损伤评估、钢筋混凝土、混凝土梁、分布式光纤传感器
更新于2025-09-19 17:13:59
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采用光纤监测钢筋-混凝土粘结滑移特性
摘要： 一些特性如施工便利性、高耐久性和低成本生产，使得钢筋混凝土（RC）在全球范围内得到广泛应用。然而环境作用和天然材料老化是导致RC结构物理力学性能退化的最常见因素。当混凝土与钢筋之间的粘结力受损时，可能引发极其严重且难以预料的后果。本研究提出并测试了一种用于监测老旧RC结构粘结滑移的光纤装置——该场景需优先考虑微创检测技术。所开发的传感器基于刻写于石英光纤中的光纤布拉格光栅（FBG）技术。按照EN 10080标准附录D的建议，对RC试件进行了拔出试验。结果表明：这种粘结滑移光学传感器能以较低侵入性测量微位移，因此可用于监测老旧RC结构的粘结滑移情况，为业主制定经济高效且更安全的维护措施提供关键信息依据。
关键词： 遗产建筑、光纤、结构健康监测、钢筋混凝土、粘结滑移、光纤光栅传感器
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于信噪比分析的主动红外热成像技术在混凝土结构分层检测中的可探测性
摘要： 检测混凝土结构全生命周期耐久性与使用性能的关键难点在于识别内部层间剥离。本研究旨在深入探究深度、加热时间及钢筋对剥离可探测能力的影响。实验采用长脉冲热成像技术(LPT)对实验室混凝土试件进行测试，以六盏卤素灯作为热源，搭配640×480像素面阵的长波红外相机作为探测器。研究聚焦于尺寸为10厘米×10厘米×1厘米、埋置深度介于1至8厘米的模拟剥离缺陷。通过信噪比(SNR)评估剥离可探测性，结果表明：随着加热时间延长，SNR值提升使缺陷更易辨识；相同加热条件下，浅层剥离的SNR高于深层；位于钢筋下方的模拟缺陷也呈现SNR适度下降现象。通过监测绝对对比度确定观测时段，并经验性提出无量纲前置因子k来预测剥离深度。采用平均绝对百分比误差(MAPE)量化评估预测深度与实际值的差异，验证了前置因子k估算值具有高度可靠性。
关键词： 信噪比（SNR）、无损检测技术（NDT）、钢筋混凝土、红外热成像、长脉冲热成像、分层
更新于2025-09-10 09:29:36