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水工結構健康光纖感測理論與技術

作者：蘇懷智|責編:惠雪//高慧元
出版社：科學
ISBN：9787030777799

出版日期：2024/02/01
裝幀：平裝
頁數：306

人民幣：RMB 129 元售價：元

內容大鋼

本書是一部聚焦水工混凝土與土石結構服役健康的光纖感測理論與技術方面的專著，總結了作者及其團隊十余年的研究成果。全書共分八章，系統地介紹了結構健康光纖感測的基礎知識，水工混凝土結構應變、裂縫、鋼筋鏽蝕狀況光纖感測理論與技術，以及土石堤壩滲流、沉降光纖感測理論與技術及其開展的試驗和應用案例。
本書可作為結構健康感測領域科研和工程技術人員以及相關專業本科生與研究所的參考用書。

作者介紹

蘇懷智|責編:惠雪//高慧元
蘇懷智，河海大學二級教授，博士生導師（水工結構工程），中國青年科技獎、國家有突出貢獻中青年專家、全國十大水利青年科技英才、張光斗優秀青年科技獎等榮譽獲得者，國家高層次人才特殊支持計劃、國家百千萬人才工程、創新人才推進計劃中青年科技創新領軍人才等人選者、享受國務院政府特殊津貼。長期致力於大壩、堤防、水閘等涉水工程安全防控與提能延壽領域的研究與工程實踐，依托主持的國家自然科學基金重點項目與面上項目、國家重點研發計劃課題、國家科技支撐計劃專題以及重大工程科研項目等，攻克了涉水工程隱患病變精敏感知、服役性態精細預估、災變風險精準防範等方面諸多科技難題，發明了覆蓋「製備-布設-補償-率定-調控-集成」等環節的涉水工程隱患病變聲-光感知與解譯系列技術，發展了涉水工程服役性態多源信息融合預報與系統安全動態評估成套方法，研發了涉水工程災變風險概率-非概率估計模型及其匹配演算法，開發了綜合考慮服役風險和成本均衡的涉水工程病險饋控全景互動式決策支持平台。成果先後獲國家科技進步二等獎3項，國家技術發明二等獎1項，部省級科學技術特等獎1項、一等獎5項、二等獎2項，中國專利優秀獎2項、江蘇省優秀專利獎1項、國際發明創新技術金獎5項。發表學術論文300余篇，授權國內外發明專利100余件。

前言
第1章  結構健康光纖感測的基礎知識
    1.1.1  光纖的基本結構與分類
    1.1.2  光纖的重要特徵參量
    1.1.3  光纖的傳輸特性
    1.1.4  光纖的損耗特性
    1.1.5  光纖的散射特性
  1.2  感測光纖解調與定位原理
    1.2.1  感測光纖解調原理
    1.2.2  光纖感測定位原理
  1.3  光纖感測系統性能評價指標
  1.4  水工結構健康光纖感測研究及其應用
    1.4.1  應力應變監測
    1.4.2  溫度監測
    1.4.3  裂縫監測
    1.4.4  滲流滲漏監測
    1.4.5  發展趨勢
第2章  水工混凝土結構應變光纖感測理論與技術
  2.1  光纖–混凝土複合體應變傳遞模型
    2.1.1  表貼式光纖–混凝土基體應變傳遞模型
    2.1.2  埋入式光纖–混凝土基體應變傳遞模型
    2.2.1  光纖光柵應變感測基本原理
    2.2.2  傳統長標距FBG應變感測器
    2.2.3  新型長標距FBG應變感測器
    2.2.4  長標距FBG應變感測器靈敏度係數標定
    2.2.5  長標距FBG應變感測器感測性能試驗
    2.2.6  基於長標距FBG的准分散式應變感測試驗
2.***混凝土結構分散式光纖應變感測
    2.3.1  基於BOTDA的分散式光纖應變感測
    2.3.2  基於PPP-BOTDA的分散式光纖應變感測
    2.3.3  混凝土結構分散式光纖應變感測試驗
第3章  水工混凝土結構裂縫光纖感測理論與技術
  3.1  感測光纖的彎*損耗機制剖析
    3.1.1  光纖的損耗類別
    3.1.2  光纖彎*時光線傳輸特性
    3.1.3  光纖的微彎損耗機理
    3.1.4  光纖的宏彎損耗機理
  3.2  基於OTDR的水工混凝土結構裂縫感測
    3.2.1  基於OTDR的水工混凝土結構裂縫感測基本原理
    3.2.2  基於OTDR的水工混凝土結構裂縫感測用光纖網路布設方式
    3.2.3  基於OTDR的張拉式裂縫光纖感測試驗
    3.2.4  基於OTDR的混合式裂縫光纖感測試驗
    3.3.1  基於BOTDA的水工混凝土結構裂縫感測精度影響因素分析
    3.3.2  基於BOTDA的水工混凝土結構裂縫感測用光纖網路優化
    3.3.3  基於BOTDA的混凝土結構開裂定位試驗
    3.3.4  基於BOTDA的混凝土結構裂縫開度監測試驗
第4章  水工混凝土結構鋼筋鏽蝕狀況光纖感測理論與技術
  4.1  水工混凝土結構鋼筋鏽蝕狀況光纖感測基本原理
    4.1.1  鋼筋鏽蝕機理及應變表現
    4.1.2  鋼筋鏽蝕狀況光纖感測器結構設計

    4.1.3  螺旋纏繞式光纖感測器感測模型
      4.1.4不同結構型式光纖感測器性能對比試驗
    4.2水工混凝土結構鋼筋鏽蝕狀況感測用光纖優選
    4.2.1  螺旋纏繞式光纖感測器初始損耗影響因素理論剖析
    4.2.2  螺旋纏繞式光纖感測器初始損耗影響因素試驗分析
    4.2.3  鋼筋鏽蝕狀況感測用光纖優選
  4.3  基於螺旋纏繞式光纖感測器的鋼筋鏽蝕感測試驗
    4.3.1  試驗目的
    4.3.2  鋼筋鏽蝕加速方法
    4.3.3  鋼筋混凝土試件製備與試驗設備
    4.3.4  試驗過程
    4.3.5  試驗結果分析
    4.4實際工程鋼筋鏽蝕狀況光纖感測方案設計研究
    4.4.1  鋼筋鏽蝕感測光纖布設的基本原則
      4.4.2某水閘閘室結構有限元數值計算分析
    4.4.3  某水閘閘室結構鋼筋鏽蝕光纖感測方案設計
第5章  土石堤壩滲流光纖感測基本理論與信號解譯方法
  5.1  土石堤壩滲流分散式光纖感測基本原理
    5.1.1  分散式光纖測溫的基本原理
    5.1.2  土石堤壩溫度場與滲流場耦合分析
    5.1.3  土石堤壩埋入式光纖傳熱特性
    5.1.4  分散式光纖測滲的常見方式
    5.1.5  土石堤壩滲流的光纖監測理論模型
    5.1.6  土石堤壩滲流的光纖監測實用模型
  5.2  土石堤壩滲流分散式光纖監測模型試驗驗證
    5.2.1  試驗平台
    5.2.2  試驗方案
    5.2.3  模型堤防非飽和滲漏感知試驗與結果分析
    5.2.4  模型堤防飽和無滲流情況下滲漏感知試驗與結果分析
    5.2.5  模型堤防飽和滲流情況下滲漏感知試驗與結果分析
    5.2.6  模型堤防飽和–非飽和接觸測滲試驗與結果分析
  5.3  土石堤壩光纖測滲信號解譯方法
    5.3.1  基於盲源分離的土石堤壩光纖測滲信號解譯原理
    5.3.2  土石堤壩光纖測滲信號的PCA-ICA解譯方法
    5.3.3  基於PCA-ICA的土石堤壩光纖測滲信號盲源分離實現過程
第6章  土石堤壩滲流光纖感測效能大比尺測試試驗
  6.1  土石堤壩滲流光纖感測大比尺測試平台設計與搭建
    6.1.1  滲流系統
    6.1.2  堤壩模型
    6.1.3  測溫光纖鋪設方案與工藝
    6.2大比尺堤壩模型多種水力條件下光纖測滲試驗
    6.2.1  試驗工況
    6.2.2  自然狀態工況試驗及結果分析
    6.2.3  滲流形成過程工況試驗及結果分析
    6.2.4  變動水位工況試驗及結果分析
    6.2.6  不同降雨模式工況試驗及結果分析
  6.3  多種水力條件下大比尺堤壩模型光纖測滲信號辨識與解譯
    6.3.1  變動水位工況下光纖感測信號分析
      6.3.2不同切向水流工況下光纖感測信號分析
      6.3.3不同降雨模式工況下光纖感測信號分析

    6.3.4  綜合分析
第7章  土石堤壩滲流光纖感測工程實用化技術
  7.1  土石堤壩分散式測滲光纖部署方式優化
    7.1.1  基於物理傳熱模型的土石堤壩測滲光纖部署方式研究
    7.1.2  基於網格理論的土石堤壩測滲光纖系統部署方式研究
  7.2  土石堤壩浸潤面(線)分散式光纖感測方法
    7.2.2  土石堤壩浸潤線確定的無網格重心插值配點法
    7.2.3  算例驗證
  7.3  土石堤壩滲流分散式光纖感測實際工程案例
    7.3.1  某面板堆石壩光纖測滲案例
    7.3.2  某堤防工程浸潤線光纖監測案例
第8章  土石堤壩沉降光纖感測裝置與技術
  8.1  光纖沉降感測技術分類與傳統實現方法
    8.1.1  沉降監測光纖感測技術分類
    8.1.2  光纖位移感測器設計模式
    8.1.3  光纖沉降感測典型實現方式
  8.2  蝴蝶型光纖感測器研製與性能測試
    8.2.1  蝴蝶型光纖感測器設計
    8.2.2  蝴蝶型光纖感測器性能測試試驗
    8.2.3  試驗結果分析
  8.3  不均勻沉降複合光纖監測裝置與性能測試
    8.3.1  複合光纖監測裝置設計
    8.3.2  複合光纖監測裝置工作原理
    8.3.3  複合光纖裝置抗彎性能分析
    8.3.4  複合光纖監測裝置抗彎試驗
  8.4  土石堤壩不均勻沉降光纖感測模型試驗
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