本文關(guān)鍵詞：北京故宮東華門城臺分布式光纖監(jiān)測研究

  更多相關(guān)文章： 古建筑 故宮東華門 分布式監(jiān)測 變形 滲漏 熱-應(yīng)力耦合分析

【摘要】：古建筑作為世界文化遺產(chǎn)的重要組成部分,是人類文明的重要載體,是不可再生資源。但是,隨著社會的快速發(fā)展,尤其是近代城市建設(shè)、環(huán)境污染和旅游業(yè)的發(fā)展,古建筑的健康狀況不容樂觀,因此必須對古建筑的健康狀況進(jìn)行監(jiān)測和評估。傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)無法對古建筑尤其是對大型古城墻體進(jìn)行全方位、分布式的監(jiān)測和評估。本文從古建筑監(jiān)測特殊要求入手,采用分布式光纖監(jiān)測手段(DFOS),對北京故宮東華門古城墻墻體變形和溫度等信息進(jìn)行了監(jiān)測,研發(fā)了相應(yīng)的傳感器；在此基礎(chǔ)上,重點對北京故宮東華門城臺的變形和滲漏、門洞的變形進(jìn)行了監(jiān)測,并取得了如下成果：(1)總結(jié)了古建筑監(jiān)測的研究現(xiàn)狀與不足,介紹了幾種光纖傳感技術(shù)的基本原理、技術(shù)指標(biāo)以及適用范圍,分析了傳統(tǒng)監(jiān)測手段的優(yōu)缺點,論述了分布式光纖感測技術(shù)應(yīng)用于古建筑監(jiān)測的優(yōu)越性。(2)對光纖感測技術(shù)應(yīng)用過程中的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,包括三類分布式光纖解調(diào)儀的性能、光纖變形耦合性等；開展了表面粘貼光纖應(yīng)變感測性能的試驗研究和定點光纜感測性能試驗研究；研發(fā)了適用于古建筑墻體變形和滲漏監(jiān)測的新型傳感器和感測光纜。(3)針對古建筑監(jiān)測的特殊性,研發(fā)了感測光纜的安裝工藝：墻體傳感器的安裝采用定點安裝技術(shù),門洞傳感器的安裝采用了表面粘貼式安裝方式,保證了應(yīng)力應(yīng)變的有效傳遞。(4)建立了北京故宮東華門城臺分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng),成功獲得了城臺兩年的監(jiān)測數(shù)據(jù)信息,系統(tǒng)的分析了城臺墻體的變形和滲漏情況,并定位了城臺潛在的兩個滲漏區(qū)域。(5)城臺分布式光纖監(jiān)測結(jié)果表明：在兩年的監(jiān)測時間段內(nèi),東華門城臺北側(cè)墻體保持穩(wěn)定；但在墻體修繕完成之后的2-3個月時間段內(nèi),墻體表面包層局部出現(xiàn)輕微壓應(yīng)變區(qū)域,但并沒有持續(xù)發(fā)展,至后期應(yīng)變穩(wěn)定。西側(cè)墻體應(yīng)變監(jiān)測結(jié)果顯示,墻體應(yīng)變變化較小,墻體穩(wěn)定；但是在中門洞左肩部位出現(xiàn)輕微拉張應(yīng)變,并在后期監(jiān)測中呈增大趨勢。中門門洞拱形變形微小,整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。分布式測溫結(jié)果表明,墻體表層測線8m,35m,48m附近出現(xiàn)了墻體滲漏。(6)基于ANSYS模擬軟件對城臺墻體進(jìn)行了熱.應(yīng)力耦合分析,獲得了7月和1月高溫和低溫下墻體的溫度云圖和應(yīng)變云圖,得到了溫度轉(zhuǎn)換帶關(guān)鍵路徑上的應(yīng)變值。據(jù)此推斷墻體可能會發(fā)生裂隙和風(fēng)化嚴(yán)重的潛在區(qū)域,為文物保護(hù)部門對墻體的修繕提供了依據(jù)。論文研究成果表明：分布式光纖感測技術(shù)應(yīng)用于古建筑監(jiān)測顯示出強(qiáng)大的優(yōu)勢,可作為一種全方位的精細(xì)化測量手段加以推廣。
【關(guān)鍵詞】：古建筑 故宮東華門 分布式監(jiān)測 變形 滲漏 熱-應(yīng)力耦合分析
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU-87
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究背景11
• 1.2 古建筑監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀與不足11-13
• 1.3 古建筑監(jiān)測的特點與要求13-14
• 1.4 分布式光纖監(jiān)測技術(shù)的特點與優(yōu)勢14-15
• 1.5 論文的研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)15-17
• 1.5.1 研究內(nèi)容16
• 1.5.2 論文結(jié)構(gòu)16-17
• 第二章 三種光纖感測技術(shù)17-24
• 2.1 BOTDR光纖感測技術(shù)18-19
• 2.1.1 感測原理18
• 2.1.2 ADVANTEST N8511主要技術(shù)指標(biāo)18-19
• 2.1.3 技術(shù)特點與適用范圍19
• 2.2 ROTDR光纖感測技術(shù)19-21
• 2.2.1 感測原理20
• 2.2.2 DTS-Sensornet主要技術(shù)性能指標(biāo)20-21
• 2.2.3 技術(shù)特點與適用范圍21
• 2.3 FBG光纖光柵感測技術(shù)21-23
• 2.3.1 FBG感測原理21-23
• 2.3.2 技術(shù)特點與適用范圍23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第三章 古建筑光纖監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究24-39
• 3.1 概述24
• 3.2 光纖解調(diào)儀性能試驗研究24-27
• 3.2.1 解調(diào)儀空間分辨率試驗研究24-26
• 3.2.2 解調(diào)儀重復(fù)性試驗研究26-27
• 3.3 應(yīng)變光纖監(jiān)測試驗研究27-35
• 3.3.1 表面粘貼式光纖應(yīng)變傳遞性能試驗研究27-31
• 3.3.2 金屬基索狀應(yīng)變感測光纜研制31-35
• 3.4 溫度光纖監(jiān)測技術(shù)試驗研究35-38
• 3.4.1 基于FBG的溫度傳感器研發(fā)35-36
• 3.4.2 基于ROTDR的溫度傳感器研發(fā)36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-39
• 第四章 東華門城臺分布式光纖監(jiān)測39-56
• 4.1 東華門概況39-40
• 4.2 監(jiān)測方案設(shè)計40-45
• 4.2.1 總體方案設(shè)計40-41
• 4.2.2 傳感器選擇41-43
• 4.2.3 現(xiàn)場傳感器的安裝43-44
• 4.2.4 光纖監(jiān)測系統(tǒng)的建立44-45
• 4.3 東華門城臺光纖監(jiān)測成果45-54
• 4.3.1 墻體變形監(jiān)測成果46-49
• 4.3.2 門洞變形監(jiān)測成果49-50
• 4.3.3 墻體滲漏監(jiān)測成果50-53
• 4.3.4 東華門城臺墻體溫度應(yīng)變白晝變化分析53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 東華門城臺墻體熱-應(yīng)力耦合分析56-69
• 5.1 概述56
• 5.2 ANSYS熱分析簡介56-58
• 5.3 城臺模型的技術(shù)參數(shù)58-59
• 5.4 基于ANSYS的熱-應(yīng)力耦合模型59-62
• 5.4.1 模型單元選擇與網(wǎng)格劃分59-61
• 5.4.2 模型熱分析條件61-62
• 5.5 模擬結(jié)果分析62-68
• 5.5.1 熱分析有限元結(jié)果62-64
• 5.5.2 結(jié)構(gòu)應(yīng)變結(jié)果分析64-68
• 5.6 本章小結(jié)68-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 全文總結(jié)與創(chuàng)新點69-70
• 6.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間的主要科研成果77-78
• 致謝78-79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：936115