FRP約束混凝土軸壓短柱核心區(qū)應(yīng)力的傳感器測(cè)試.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP，F(xiàn)iber Reinforced Polymer)是一種新型的結(jié)構(gòu)材料，近十年來在國(guó)內(nèi)得到了快速的發(fā)展，由于它具有輕質(zhì)高強(qiáng)、施工便捷、維護(hù)方便、耐久性良好等優(yōu)點(diǎn)，許多學(xué)者對(duì)它在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究，粘貼FRP加固法已經(jīng)發(fā)展成為一種新型的加固技術(shù)。同時(shí)，研究建筑結(jié)構(gòu)在外界作用條件下內(nèi)部應(yīng)力的變化情況，從而進(jìn)行針對(duì)性加固是一項(xiàng)非常有意義的課題。
　　 對(duì)于FRP約束的混凝土矩形截面軸壓短柱，由

2、于混凝土體積膨脹在四個(gè)側(cè)面與四個(gè)角部形成FRP約束應(yīng)力的不均勻性，復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下混凝土的應(yīng)力采用理論推導(dǎo)公式計(jì)算有局限性，水泥基壓電陶瓷傳感器埋入后可以直接測(cè)量，解決這個(gè)問題。同時(shí)，研究者對(duì)于水泥基壓電陶瓷傳感器在土木工程中的應(yīng)用研究主要還是分析水泥基壓電陶瓷傳感器應(yīng)用在土木工程領(lǐng)域中的材料的特性及應(yīng)用的可行性，與土木工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際結(jié)合相對(duì)較少。
　　 本文將水泥基壓電陶瓷傳感器引入到試驗(yàn)研究中，采用直接測(cè)試的方法得到FRP約束

3、混凝土方形截面軸壓短柱核心區(qū)的應(yīng)力。同時(shí)將水泥基壓電陶瓷傳感器與實(shí)際土木工程領(lǐng)域相結(jié)合的具體實(shí)施做出闡述，具體工作包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)試驗(yàn)共制作了6根混凝土方形截面短柱試件，將水泥基壓電陶瓷傳感器埋入到混凝土短柱核心區(qū)，對(duì)混凝土短柱FRP加固前后分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)疲勞荷載試驗(yàn)。將試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，結(jié)果表明:FRP加固前后的傳感器輸出的信號(hào)和試驗(yàn)輸入的荷載值存在明顯的線性關(guān)系;FRP加固后短柱的荷載-傳感器信號(hào)曲線的斜率較F

4、RP加固前的大;當(dāng)頻率小于5Hz時(shí)，F(xiàn)RP加固前后混凝土短柱傳感器信號(hào)幅值隨著加載頻率的提高而增大，但加載頻率的增大對(duì)粘貼FRP前后混凝土短柱的核心區(qū)應(yīng)力增幅幾乎沒有影響;FRP的約束可以顯著提高短柱核心區(qū)的混凝土應(yīng)力，提高比例在5％～20％之間。
　　 (2)通過試驗(yàn)，提出一種使用水泥基壓電陶瓷傳感器直接測(cè)試FRP約束的混凝土短柱核心區(qū)應(yīng)力的新方法。建立了傳感器輸出信號(hào)與混凝土壓應(yīng)力之間的數(shù)值模型。并驗(yàn)證了該數(shù)值模型用于測(cè)量F

5、RP約束混凝土短柱核心區(qū)應(yīng)力的適用性。結(jié)果表明:據(jù)數(shù)值模型計(jì)算出的FRP約束混凝土軸壓短柱核心區(qū)的應(yīng)力測(cè)試值與基于理論計(jì)算公式計(jì)算出的應(yīng)力理論值基本吻合，證明了使用水泥基壓電陶瓷傳感器直接測(cè)量動(dòng)態(tài)荷載作用下混凝土內(nèi)部應(yīng)力新技術(shù)的可行性。
　　 (3)分析了壓電陶瓷傳感器應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)試驗(yàn)以及工程應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，探索了新的可行的應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域的施工方法和測(cè)試方法，結(jié)果表明，水泥基壓電陶瓷傳感器可以有效地應(yīng)用于土木工程結(jié)構(gòu)中:

6、根據(jù)其輸出的傳感器信號(hào)與溫度應(yīng)力的數(shù)值模型，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水泥水化反應(yīng)的進(jìn)程;根據(jù)其輸出的傳感器信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土內(nèi)部的結(jié)構(gòu)損傷;根據(jù)其輸出的傳感器信號(hào)與汽車載重之間的數(shù)值模型，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛是否超載;根據(jù)其輸出的傳感器信號(hào)與汽車行駛速度之間的數(shù)值模型，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛是否超速;根據(jù)輸出傳感器信號(hào)的交替情況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大型停車場(chǎng)車輛的停泊情況;根據(jù)試驗(yàn)得到的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)模型的需加強(qiáng)區(qū)段最合適配筋率，為實(shí)際工程中鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的需加強(qiáng)區(qū)段配筋