混凝土结构裂缝难以从理论上准确预测。借助混凝土梁模型试验,研究了光频域反射计(OFDR)技术在混凝土结构开裂辨识和发展状况监测上的应用。试验结果表明,OFDR技术可以实现对混凝土结构0.002 mm级别微裂纹的预警,可以定位裂缝位置,空间分辨率达到1 cm,并可监测裂缝发展过程。相比其他分布式监测技术,采用OFDR技术得到的裂缝定位结果和对裂缝发展的监测结果更加准确,具有广阔的应用前景。

为了研究滑开型和撕开型裂缝条件下塑料光纤的光学感知特性, 分别进行了剪切和扭转作用下塑料光纤的力光转换特性试验.结果表明, 在错动位移由0增加至0.5 mm的过程中, 光损耗值和菲涅尔反射值与错动位移呈近似线性关系, 灵敏度分别达到15.6 dB/mm和5.9 dB/mm.塑料光纤内部的光损耗特性对剪切作用较敏感, 而对扭转作用不敏感, 光损耗水平保持在1 dB左右.滑开型和撕开型裂缝条件下塑料光纤具有相似的光学感知特性, 菲涅尔反射值和光损耗值都可以作为裂缝错动位移的监测指标, 其中, 光损耗水平变化幅度更大, 对裂缝的感知更敏感.

针对普通石英光纤质地较脆,应用在结构裂缝监测中易发生断裂的现象,本文运用塑料光纤代替普通石英光纤进行结构裂缝监测,并且考虑复合材料裂缝开裂方向的不确定性,对塑料光纤及其裂缝监测能力进行了研究.设计了一套塑料光纤传感装置,并通过裂缝模拟装置来研究塑料光纤分别与裂缝呈30°、45°、60°夹角时,光损耗与裂缝开度的关系.实验结果表明,随着裂缝的开展,光损耗逐渐增加;纤芯直径为0.5 mm时最大光损耗幅值为78.76 μW,而纤芯直径为0.25 mm时,最大光损耗幅值只有24.28 μW,纤芯直径较大的光纤在微弯时易发生较大的光损耗.塑料光纤传感装置在结构裂缝监测中应用是可行性的,而且塑料光纤裂缝传感器的灵敏性随着方位角的增加而降低.