[发明专利]一种基于白光干涉传感技术的安全壳性能评价方法

摘要

本发明涉及重大土木结构工程安全监测和核安全领域，具体涉及一种基于白光干涉传感技术的安全壳性能评价方法，包括如下步骤：在安全壳上铺设传感光纤；获取筒体的真实应变值及径向位移值；获得筒体的理论应变值及径向位移值；对安全壳进行性能评价，判断安全壳是否满足整体强度要求，本发明基于白光干涉传感技术的安全壳性能评价方法在安全壳混凝土结构预埋振弦传感器失效的情况下仍可以进行整体性能评价，且具有多区域铺设、长距离、高精度、数据量大、直观，可消除局部位置的偶然误差等创新点和优点，可满足现有预埋应变监测传感器补充和失效前升级改造需要，为核电厂的长寿期运行提供保证。

主权项

1.一种基于白光干涉传感技术的安全壳性能评价方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在安全壳上铺设传感光纤，具体为：在筒体的顶部、中部和筏基部位的表面沿环向分别铺设水平传感光纤；所述筒体自其顶部到中部间隔铺设多条竖向传感光纤；在所述水平传感光纤和所述竖向传感光纤的铺设位置分别铺设温度补偿光纤，每一根传感光纤均一一相应的设有与其相配合的一根温度补偿光纤；2)获取筒体的真实应变值及径向位移值2.1)在白光干涉的光学回路中，设置步进电机为扫描镜，当光程条件满足时发生干涉，确定步进电机的干涉位置为X0；在传感光纤一侧当其长度改变后，步进电机的位置变为X1，则：Δl＝|X1‑X0|·LN                                   (1)上述式(1)至式(2)中：ε—传感光纤的应变；LN—步进电机的步长；Δl—传感光纤绝对应变的和；l0—传感光纤的长度；2.2)采用温度补偿光纤对上述传感光纤的实测应变值进行修正，即获得修正后筒体沿水平方向的真实应变值ε0x和筒体沿竖直方向的真实应变值ε0y；2.3)通过式(3)获得筒体的真实径向位移ΔR1：ΔR1＝R×ε0x                                       (3)其中，R为筒体直径；3)获得筒体的理论应变值及径向位移值3.1)根据受力平衡方程，在水平切线方向有：PR＝Δσc(t)Ac+ΔσL(t)AL+Δσs(t)As+Δσp(t)AP              (4)Δσc(t)—混凝土单位面积应力增量；ΔσL(t)—钢衬里单位面积应力增量；Δσs(t)—钢筋单位面积应力增量；Δσp(t)—预应力钢束单位面积应力增量；混凝土和钢衬里处于平面应力状态，根据第二强度理论：εx—筒体水平切线方向应变；E—弹性模量；σx—筒体水平切线方向应力；ν—泊松比；σy—筒体竖直方向应力；安全壳在内压下有：由式(4)、式(5)和式(6)得水平切线方向应变为：νc—混凝土泊松比；νL—钢衬里碳钢泊松比；根据受力平衡方程，在筒体竖直方向有：Δσd(t)—预应力钢束套管单位面积应力增量；混凝土和钢衬里处于平面应力状态，根据第二强度理论：εy—筒体竖直方向应变；安全壳在内压下有：由式(7)、式(8)和式(9)得筒体竖直方向应变为：上述式(4)至式(9)中：PR—内压下混凝土水平切线方向单位长度集中力；—内压下混凝土竖直方向单位长度集中力；Ec、ES、EL、EP、Ed—混凝土、钢筋、钢衬里、钢束、钢束套管对应的弹性模量；Ac、AS、AL、AP、Ed—混凝土、钢筋、钢衬里、钢束、钢束套管单位长度对应的截面面积；3.2)通过式(10)获得筒体的理论径向位移ΔR2：ΔR2＝R×εx(t)                                     (10)4)安全壳性能评价当同时满足以下两个条件时，安全壳满足整体强度要求：条件一，修正后筒体在水平及竖直方向的真实应变值以及径向位移值不超过相应的理论计算值的30％；条件二，修正后筒体在水平及竖直方向的真实应变值以及径向位移值随安全壳内压力变化呈现线弹性特征。