基于分布式光纤传感的堤坝安全监测技术及展望

及时、准确地掌握堤坝的性态,是保证堤坝安全运行的基础.因此,需要一种实时监测系统对堤坝进行监测.分析了堤坝健康监测的主要内容,介绍了分布式光纤传感技术的工作原理及使用现状;探讨了分布式光纤传感技术在我国堤坝渗流和形变中的应用;指出了分布式光纤传感技术在土堤坝使用中存在的问题,并给出了新的堤坝长期安全监测系统设计建议,结论有益于指导构建新的基于分布式光纤技术的堤坝安全监测系统.     

输出近百纳焦耳脉冲能量的光子晶体光纤锁模激光器

设计并搭建了一种支持百纳焦耳量级的单脉冲能量输出的锁模光纤激光器.激光器基于σ型腔结构,采用掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤作为增益介质,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模.激光器内没有色散补偿机理,使其工作在全正色散锁模状态.通过在谐振腔内引入多通长腔使激光器的重复频率降低至11.1 MHz,直接获得了平均功率为1.08 W,单脉冲能量为 97 nJ,脉冲宽度为4.17 ps的稳定锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲宽度压缩至740 fs.     

环境温度宽范围变化对光纤布里渊频移的影响

搭建了光纤布里渊频移测量系统,实现了色散位移光纤20 ℃到820 ℃布里渊频移的测量,并对测量数据进行拟合. 在环境温度大范围变化时,目前采用的布里渊频移-温度一阶线性关系式对测量数据分析误差较大,针对这个问题,本文从纯石英光纤的结构特点和材料的物性系数出发,在分析光纤的热膨胀系数、光纤密度、折射率、弹性模量和泊松比与宽范围温度关系的基础上,根据布里渊频移与各物性参数的关系式理论推导了宽范围温度变化与布里渊频移之间的二次项关系式. 理论推导结果与实验数据基本符合,验证了理论分析的正确性,从而为光纤宽范围布     

用于测量海水温度和压力光纤传感器

文章从理论上分析了布里渊散射光的频移和强度与海水温度和应力的关系,针对分布式布里渊散射光纤传感器测量海水温度和压力的测量原理进行了论述,对该测量系统的构成以及测量的实现进行了探讨。     

赤大白铁路自动气象站资料远程传输方案

赤大白(赤峰-大板-白音华)铁路,北起西乌旗白音华煤田,南至内蒙古赤峰市,全长361Km。根据赤大白铁路设计要求,需要在阿山河大桥、灰通河大桥、塔拉索河大桥及红卫车站设计、安装CAWS600-R自动气象站,为机车的安全运营提供准确的气象保障。为此,我们为该部门在距赤峰市300Km以外的阿山河大桥、灰通河大桥、塔拉索河大桥及红卫车站设计、安装了4套CAWS600-R自动气象站。由于上述3桥1站处于偏远地区,不具备GPRS无线传输条件,所以我们利用SRX单板(子速率接口板)将CAWS600-R自动气象站数据采集器输出的9.6kbit/s数据复用到铁路沿线现有的64kbit/s数字通道上,实现气象资料的远程传输。     

基于等效框架模型的砌体结构抗震模拟及验证

等效框架模型采用宏观模型来模拟砌体墙在平面内的抗震性能。砌体墙的墙柱和墙梁采用同时考虑轴向弯曲和剪切变形的基于力法的纤维截面进行模拟,且两者的连接视为刚性区域。轴向压缩及弯曲效应在截面纤维模型中考虑,而剪切效应由V-γ剪切恢复力模型表达,弯曲和剪切在单元层面进行耦合。通过统计和分析,确定骨架曲线的计算方法,并基于Ibarra-Krawinkler模型提出剪切恢复力模型。通过算例得出:该模型在单调加载和循环加载下的数值计算结果与试验结果均吻合较好。     

循环荷载作用下合成纤维系缆粘弹塑性应力应变关系

在循环载荷作用下,合成纤维系缆的应力应变关系表现出明显的非线性特性,直接影响系泊缆绳的动力响应。如何针对其在循环载荷作用下的应力应变关系进行准确的定量描述是有关绷紧式系泊系统设计的关键问题。国内外研究者之前的研究不能反映缆绳的载荷历史、蠕变特性以及刚度变化过程,因此提出一个粘弹性粘塑性模型来描述合成纤维系缆的应力应变关系。本模型能够反映合成纤维缆绳的时间变化特性以及在整个加载—卸载过程中的刚度变化。此外,提出了明确的参数确定方法及步骤,基于简单的蠕变实验可以确定模型的各个参数。将两种载荷条件下聚酯缆绳的实验结果与模型结果进行对比,二者吻合较好,证明了模型的有效性和可靠性。本研究对于绷紧式系泊系统的研发和工程应用具有重要意义。     

民用高层建筑多层钢-混凝土结构抗震性能分析

针对民用高层建筑的多层钢-混凝土结构的抗震分析存在缩尺效应、环境限制等问题,本文基于纤维模型理论并采用PERFROM-3D软件建立有限元模型,给出大型混合结构的弹性动力时程分析和阻尼计算方程,并给出了一个17层的民用高层建筑算例。针对算例中的混合结构体,采用El-Centro地震动,输入不同的地震动模拟实际情况,探索不同地震工况对此类结构的影响,并给出该结构的抗震性能分析以及应对方法,具有较强的实践意义。     

适用于村镇房屋的新型摩擦摆隔震性能试验研究

针对村镇房屋隔震设施薄弱的问题,本着低成本、易施工的原则,设计了一种玄武岩纤维混凝土材料的摩擦摆隔震支座。将该新型支座与传统钢制摩擦摆支座进行拟静力试验,研究了该新型支座在相同的竖向荷载作用,不同频率下的干摩擦和润滑摩擦两种工况的支座的滞回性能,得出了该新型支座的基本力学性能,通过利用SAP2000有限元模型对采用该新型支座的隔震结构进行了动力时程分析,并且将该新型支座与传统钢制摩擦摆支座在滞回性能、构造方式和经济性三方面进行对比分析。结果表明:玄武岩纤维混凝土摩擦摆支座的滞回性能略低于钢制摩擦摆支座滞回性能,该支座隔震效果显著且易模性好,便于施工,造价低廉,适用于低层村镇房屋隔震设计与施工。     

Vertical profiles of nitrous oxide and dissolved oxygen in marine sediments

The whole core squeezing method was used to simultaneously obtain profiles of nitrous oxide (N₂O), nitrogenous nutrients, and dissolved oxygen in sediments of Koaziro Bay, Japan (coastal water), the East China Sea (marginal sea), and the central Pacific Ocean (open ocean). In the spring of Koaziro Bay, subsurface peaks of interstitial N₂O (0.5–3.5 cm depth) were observed, at which concentrations were higher than in the overlying water. This was also true for nitrate (NO₃⁻) and nitrite (NO₂⁻) profiles, suggesting that the transport of oxic overlying water to the depth through faunal burrows induced in situ N₂O production depending on nitrification. In the summer of Koaziro Bay, sediment concentrations of N₂O, NO₃⁻ and NO₂⁻ were lower than in the overlying water. In most East China Sea sediments, both N₂O and NO₃⁻ decreased sharply in the top 0.5–2 cm oxic layer (oxygen: 15–130 μM), which may have indicated N₂O and NO₃⁻ consumption by denitrification at anoxic microsites. N₂O peaks at subsurface depth (0.5–6.5 cm) implied in situ production of N₂O and/or its supply from the overlying water through faunal burrows. However, the occurrence of the latter process was not confirmed by the profiles of other constituents. In the central Pacific Ocean, the accumulation of N₂O and NO₃⁻ in the sediments likely resulted from nitrification. Nitrous oxide fluxes from the sediments, calculated using its gradient at the sediment–water interface and the molecular diffusion coefficient, were −45 to 6.9 nmolN m⁻² h⁻¹ in Koaziro Bay in the spring, −29 to −21 nmolN m⁻² h⁻¹ in the summer, −46 to 37 nmolN m⁻² h⁻¹ in the East China Sea, 0.17 to 0.23 nmolN m⁻² h⁻¹ in the equatorial Pacific, and <±0.2 nmolN m⁻² h⁻¹ in the subtropical North Pacific, respectively.