自監(jiān)測C-BFRP混凝土復合梁的疲勞性能研究.pdf

1、I嗡TIGUEPERFoRMANCERESEARCHOFTHESELFSENSINGC／BFRPCoNCRETECoMPoSITEBEAMADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringByJiaoYoujinSupervisedbyResearcherYangCaiqianSeniorEngineerLiJinbao

2、SchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityNanjing，PRChinaMay2014摘要自監(jiān)測C／BFRP混凝土復合梁的疲勞性能研究碩士研究生：焦友進摘要導師：楊才千研究員，李今保高工我國每年基礎設施建設規(guī)模已超世界上其他國家的總和，建設速度之快也帶來了結構質量的問題，且隨著時間的推移、荷載的作用，結構易出現(xiàn)損傷甚至毀壞，威脅著人們的生命財產安全?；谝陨蟽牲c，“結構健康監(jiān)測”以及“提升結構

3、性能”越來越引起人們的關注。基于上述兩方面需求，在課題組所研發(fā)的碳纖維高性能傳感技術的基礎上，本文重點開展以下兩方面的研究，一是研究碳纖維傳感器在疲勞荷載下的傳感性能；二是基于碳纖維優(yōu)良的‘‘傳感”與“力學”性能，并結合玄武巖纖維低成本、高延性、電磁屏蔽等優(yōu)點，開發(fā)出具有自傳感功能混雜纖維板(C／BFRP)；運用混雜技術、預應力技術將具有自監(jiān)測功能的混雜纖維板與混凝土梁復合成自監(jiān)測C／BFRP棍凝土結構，并對其疲勞及其監(jiān)測性能開展研究。

4、本文首先從碳纖維傳感的角度出發(fā)，對標距500ram的碳纖維傳感器進行了疲勞試驗，研究了碳纖維傳感器在疲勞荷載下的自傳感性能，表明其在不同循環(huán)次數下的電阻變化率△R艉。與應變的線性擬合度均大于0992，研究了碳纖維傳感器在疲勞過程中的監(jiān)測效果，表明長標距碳纖維傳感器能對疲勞過程中動態(tài)應變進行良好地監(jiān)測，但需要考慮環(huán)境的影響。其次，對具有自傳感功能混雜纖維板(C／BFRP)進行單向拉伸及疲勞試驗，研究了其在單向拉伸條件下及在疲勞荷載下小應變

5、階段的傳感與力學性能，試驗表明在單向拉伸條件下，通過不同種類碳纖維與玄武巖纖維的混雜可以有效提高力學性能，避免脆性破壞，且在小應變階段混雜纖維板的電阻變化率與應變有良好的線性關系；混雜纖維板抗疲勞性能好，且經歷不同的疲勞次數后其電阻變化率與應變之間仍保持良好的線性關系，混雜不同的碳纖維其傳感行為也有所不同。然后，將碳纖維傳感器按定點粘貼與全面粘貼兩種方式布置于混凝土梁底，對鋼筋混凝土梁在不同疲勞荷載等級下進行分布式監(jiān)測，試驗表明兩種粘貼

6、方式均能對混凝土梁進行良好地監(jiān)測，其中全面粘貼的碳纖維傳感器對裂縫、損傷更為敏感：定點粘貼的碳纖維傳感器能測量出不同疲勞階段標距內的應變，且對疲勞過程能很好的監(jiān)測。最后，制作了3種不同混雜方式的自監(jiān)測C／BFRP混凝土復合梁，對其進行了不同等級疲勞試驗，試驗表明施加預應力可以有效提高復合梁的開裂荷載，而極限荷載卻跟纖維板的混雜量密切相關；中彈模碳纖維、高彈模碳纖維的摻入可以有效提高復合梁的二次剛度；混雜纖維板與混凝土復合后，混凝土梁的延