大坝的安全监测对于人们的正常生活及安全有着至关重要的作用,国家也特别重视监测手段的进展情况。我国在50-70年代兴修的一批水库大坝,因当时水平所限,基本上没有安装坝体安全监测系统。随着服役年限的不断延长,这一批库、坝已呈现出不同程度的病险状态,被列为病险库坝。在对其进行维护的同时,亟待安装一批现代化的安全监测系统对其状态进行实时监控,据统计,我国在建的新库坝以及需要监测的病险库坝总计有4000多座,还有大量的江河护提安全监测配套工程。鉴于上述情况,病险库坝急需采取有效手段监测和评定其安全状况、修复和控制损伤。在不可抗拒因素下预警,新建的库坝应积极考虑增设长期的“健康”监测与损伤控制系统,实时地把握工程结构的全寿命质量与安全状况,确保大坝结构的安全、适用和耐久性。
光纤光栅(简称FBG)是近10 年来出现的一种新型智能传感元件,开始应用于桥梁、大坝、建筑等工程领域。光纤传感用于大坝监测比之传统技术具有明显优势:(1)精巧轻柔,不致影响埋设部位的混凝土的性能和力学参数,不影响观测值的代表性:(2)稳定性好、耐腐蚀、抗电磁干扰、准分布测量、体积小、重量轻、结构简单和精度高。
本节介绍了利用自行开发的管式光纤光栅应变传感器检测了混凝土结构内部的应变变化,成功监测了碾压仿真混凝土大坝坝段模型在动荷载作用下的弹性应变和启裂应变变化趋势。
通过初步的稳定和应力应变分析,在地震工况下,现大坝体型难以满足抗滑稳定和应力应变控制要求。因此,除了进行数值分析以外,进行大坝动力反应和地震破坏模型试验是十分必要的。本项目对混凝土重力坝进行振动台模型试验,通过试验确定大坝的地震安全性。
该模型采用仿真混凝土材料制作而成,是一种采用水泥、重晶砂、矿石粉、速凝剂等材料配合并严格控制含水量和碾压施工工艺,制成的一种低强度的混凝土仿真材料。此种仿真材料具有较好的线弹性和破坏断裂脆性,同时由于采用与混凝土材料近似的配方,具有与混凝土材料比较相似的材料应力-应变曲线、材料累积损伤曲线和材料断裂特性。同时,由于这种仿真材料的低强度,可以比较方便地进行从结构弹性微振、弹塑性强振直到断裂破坏的各个不同阶段的全过程模型动力模拟试验。是用来模拟碾压混凝土大坝的理想材料。
根据Ansys软件分析结果,如 REF _Ref175192121 \h \* MERGEFORMAT 图7.1所示,我们在3个薄弱部位安装了光纤光栅应变传感器。该传感器为自行封装的管式光纤光栅应变传感器。