[发明专利]一种混凝土结构裂缝监测的温度示踪系统和监测方法

说明书

本发明公开了一种混凝土结构裂缝监测的温度示踪系统和监测方法，包括：加热测温集成系统、监测管和套管；所述加热测温集成系统由至少一根加热测温集成线路、解调仪和稳压电源组成；加热测温集成线路中包括温度传感光路和加热电路，加热测温集成线路需穿入一根监测管内。温度传感光路与解调仪连接，稳压电源与加热电路连接。若干根套管设置在监测管的表面，监测管和套管需要预埋在被测混凝土结构内部。本发明的优点是：(1)不会因为局部裂缝过宽或裂缝数过多而导致监测线路中出现监测盲区；(2)监测线路受监测管保护，使传感器的成活率提高；(3)监测线路可从监测管中取出进行修复或更换，避免局部断点导致整条监测线路失效。

技术领域

本发明涉及混凝土结构裂缝监测技术领域，特别涉及一种用于混凝土结构裂缝监测的温度示踪系统和监测方法。

背景技术

在土木水利工程中，混凝土是应用最为广泛的材料。作为力学间断面的裂缝，常显著地改变构件内的应力场，破坏工程结构的整体性，严重降低结构的承载能力，并加速老化；对于钢筋混凝土结构，裂缝还可能导致钢筋锈蚀，并加剧裂缝的发展。裂缝是混凝土工程建设中最令人关注的、首要的问题，防缝是混凝土工程的基本要求^[1]。准确、及时地监测裂缝的发生发展过程，对保障工程安全、防止事故具有重要意义。

早期利用超声波、X光、电磁波等手段进行的裂缝检测方法，由于需要预先知道裂缝的大概位置，对检测部位的操作空间有一定要求，且主要靠人工操作仪器进行检测，自动化程度和效率低，因此在实际工程应用中具有一定的局限性，不适于开裂部位未知、检测范围广的工程。目前，工程中常用的裂缝监测仪器主要为电阻式或振弦式裂缝计，其属于点式传感器，由于混凝土开裂部位的随机性，常常漏测。基于瑞利散射的分布式光纤裂缝检测技术能实现空间连续监测，自上世纪90年代提出以来得到了大力研究并付诸应用^[1-5]。其传感机理基于光纤-混凝土复合体的力-光耦合作用——裂缝引起光纤弯曲而生成局部高损耗。该传感技术的分辨率和量程主要取决于光纤结构型式，如：采用裸光纤能获得较高的分辨率，但测量范围较小；而采用带有护套的光纤则相反。因此，采用一种普通光纤几乎无法同时满足裂缝监测的分辨率和量程的双重需求。采用不同结构型式的光纤构成的光纤传感网络施测是一种有效解决方案，随着光纤技术的发展，很多新型材料用于光纤的制备，碳涂敷光纤^[6]、塑料光纤^[7-8]等特种光纤在裂缝监测领域也得到研究，取得了不错的效果。

参考文献：

[1]刘浩吾.混凝土重力坝裂缝观测的光纤传感网络[J].水利学报,1999,30(10):61-64.

[2]刘浩吾,文利,杨朝晖.混凝土裂缝的分布式光纤传感试验[C].全国第七次光纤通信学术会议论文集.桂林,1995:756-759.

[3]Liu Haowu,Chen Jiang,Sun Man,Ding Rui.Theoretical analysis andexperiment of micromechanics and mechanics-optics coupling of distributedoptic-fiber crack sensing[J].SCIENCE CHINA(Technological Sciences),2011,54(S1):185-191.

[4]C.K.Y.Leung,et al.A novel distributed optical crack sensor forconcrete structures[J].Engineering Fracture Mechanics,2000,65:133-148.

[5]丁睿.钢管混凝土拱桥健康监测的光纤传感研究[J].土木工程学报,2005,38(11):69-74.

[6]张少杰,陈江,闵兴鑫,等.碳涂覆光纤用于分布式裂缝检测的实验研究[J].四川大学学报(工程科学版),2010,42(4):230-233.