钢筋混凝土梁表面多裂缝扩展的试验研究

度为 ０ ． ２ ～０ ． ４ ｍｍ［ １ ］ ， 一 旦超 出允 许值 则 易 造成 内部 钢 筋锈 蚀 ， 危害建 筑 的安全 ． 常规 检测 主要 依 赖 于技 术
Ｂ ＯＴ Ｄ Ｒ ／ Ａ是基于 光纤 本身 布 里渊 散 射 的非线 性 效应
而发展起来 的长距离分 布式检测技 术＿ ７ ］ ， 可检测 出沿测
度、 外 力荷 载 、 环 境侵 蚀 、 老 化 等外 部 因 素 影 响而 易 发
生开裂 ． 我 国混 凝 土结 构 设 计 规 范规 定 的裂 缝 允 许 宽
大 困难 ． 而Ｂ ０ＴＤ Ｒ ／ Ａ技 术 则克 服 了 上述 技 术 中无 法
多点、 长 距 离 分 布 式 在线 监 测 的难 题 ， 为监 测 混 凝 土 表 面多 裂缝 的 出现 和 扩展 提 供 了一种 新 的解 决 方 案 ．
纤 环 绕 ４道 跨 过 相 同裂 缝 ， 并采 用 不 同 的 胶黏 剂全 面黏 接 ， 研 究 了胶 黏 剂 粘 贴 效 果 对 测 量 结 果 的 影 响 ． 在 梁 中部 加 载 ｌ Ｏ
ｋ Ｎ 的静 态 荷 载 使 裂 缝 扩 展 ， 将 Ｂ ＯＴ Ｄ Ａ 的空 间分 辨 率 设 为 ５ ｃ ｍ， 采样间隔设为 １ ｃ ｍ， 经 初 步 的信 号 处 理 ， 即可 获得 混 凝
果， 具备一定 的实用 价值 ， 但 未 见对 密集 裂缝 区应 变情
况监 测及实验 的相 关报道．
一
第５ ５ 卷
第 ４ 期
厦 门 大 学 学报 （ 自然 科 学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｘｉ ａ ｍｅ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ）
Ｖ ｏ１ ．５ ５ ＮＯ． ４
２ ０ １ ６ 年 ７ 月
土 表 面裂 缝 扩 展 的应 变分 布 的 明显 变 化 ． 测量结果表 明， 具 有 高 空 间分 辨 率 和较 小 空 间采 样 间隔 的 Ｄ Ｐ Ｐ － Ｂ ＯＴ ＤＡ 能 比较 准 确 地 测 量 混 凝 土连 续 梁 表 面 比较 密 集 的裂 缝 受 压 扩 展 情 况 ， 测 量 结 果 基 本 不 受胶 黏剂 的影 响．
量光纤轴 向分布 的应变 和温度信息 ， 有效 测量 长度可 达 几 千米至几 十千 米． 近年来 ， 在 基建 工 程规 模 快速 扩 大 和实时监测需求增 长的背景下 ， 不 断有将 Ｂ ＯＴ Ｄ Ｒ ／ Ａ应
用 到桥隧 、 边坡 、 基 坑 等混凝 土 结构 受力 状态 的监 测 及 裂缝 识别的报道［ ８ ： 如 钱振东 等 将 感测 光缆 埋入 混 凝 土铺装层 中 ， 成功 监测 到裂缝 的扩 展情 况 ， 卢 毅等口 。 。 。
人员的定期巡检 ， 借 助 裂 缝 检 测 仪 近距 离 检测 ， 无 法
实时在 线监 测 ， 且存 在漏 判 和 误 判 的可 能． 因此 ， 作 为
混 凝 土结构 安全 状 态 的重 要标 志之 一 ， 裂 缝 的监 测 一 直 是 近年来 的研 究 热 点 ． 传 统 的监 测手 段 如 各 类 电子 传 感器 ［ 、 图像识 别 技 术嘲 和 声 发 射技 术 等逐 渐 不
采用 Ｂ ＯＴ Ｄ Ｒ技术 对 地裂 缝 的变 形 进 行 了监 测 ， 郭 彤 等［ １ 则 采用更高精度 和空间分 辨率 的预抽 运 布里 渊光 时域分析 （ Ｐ Ｐ Ｐ ＿ Ｂ ０ Ｔ Ｄ Ａ） 技 术对混凝土试块 和箱梁 的应
变状 态进行 了研究 ． 这些实验获 得 了较为 准确 的定 量结
能满足 大 型结构 多 点 实 时 监 测 的需 求 ． 大 量 的研 究 和 试 验表 明 ， 光纤传 感 技术 是 一 种适 用 于 土 木结 构 长 期 在线 监 测 的技 术 手 段［ ５ ． 光 纤传 感 技 术 又分 为 基 于 光纤 布拉格 光栅 的 准 分 布 式 传 感 和 基 于 光 时 域 反 射 （ ＯＴ ＤＲ） 、 布里 渊光 时域 反 射／ 分析 （ Ｂ ＯＴＤ Ｒ ／ Ａ） 的分 布式传 感 ． 其中， 光 纤 布 拉 格 光栅 传 感 器 因其 高 精 度 、 小尺 寸 、 无 需供 电 、 抗 电磁 干扰 、 易组 网等 准 分 布式 测 量特 点 ， 在 结构 健康 监测 领域得 到广 泛 的使 用． 但是 针 对桥 隧等 特 大 结 构 建 筑 的连 续 （ 空 间 连 续 和 时 间 连 续） 测量 ， 尤其 是 当被 测 点较 密 集且 数 量 较 大 时 ， 采 用
摘 要 ：采用单模光纤和基于差分脉冲对（ Ｄ Ｐ Ｐ ） 技术 的布里渊光时 域分析仪 （ Ｂ ＯＴ Ｄ Ａ） 对表 面已有 ２条宽度 分别 为 ０ ． ５
和０ ． １ ｍｍ、 间距 ２ ０ ｃ ｍ 裂 缝 的 钢 筋 混 凝 土 梁 在 一 定 荷 载 下 裂 缝 的 扩 展 变 化 进 行 了 试 验 研究 ． 将一根直径 ２ ５ ０ ｍ 的裸 光
Ｊ ｕ １ ．２ ０ １ ６
钢 筋 混 凝 土梁 表 面 多裂 缝 扩展 的试 验 研 究
陶 思聪 ， 赖 博 文 ， 雷 鹰 ， 陈志为 ， 董， Ｊ 、 鹏卜
（ １ ． 厦 门大 学 信 息 科 学 与 技 术 学 院 ， ２ ． 厦门大学建筑与土木工程学院 ， 福建 厦门 ３ ６ １ ０ ０ ５ ）
关 键词 ： 布里渊光时域分析仪（ Ｂ ＯＴ Ｄ Ａ） ； 应变分布 ； 钢筋混凝土梁 ； 裂缝 扩展
中图分 类号 ： Ｔ ｕ ３ ７ ５
文献标 志 码 ： Ａ
文章 编号 ： ０ ４ ３ ８ — ０ ４ ７ ９ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ４ — ０ ５ ９ ６ — ０ ５
混 凝 土在 长 期 使 用 过 程 中 因ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ本 身 施 工 缺 陷 及 温