FRP-OFBG智能鋼絞線在預(yù)應(yīng)力混凝土梁健康監(jiān)測中的應(yīng)用研究.pdf

1、光纖光柵傳感技術(shù)就其本身而言已相當(dāng)成熟，國內(nèi)外從事光纖光柵傳感技術(shù)研究和應(yīng)用的科研工作者數(shù)以萬計(jì)，相關(guān)論文數(shù)千篇，涵蓋光纖光柵的形成機(jī)理、制作方法、傳感理論、應(yīng)變傳遞原理、不同物理量傳感原理、實(shí)際工程應(yīng)用等領(lǐng)域，并取得大量的研究成果。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前現(xiàn)有成果絕大多數(shù)僅限于把光纖光柵傳感器作為一種替代電阻應(yīng)變片等傳統(tǒng)傳感器為對象進(jìn)行研究，但針對集應(yīng)變感知和受力于一體的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測新型建筑材料的研制和應(yīng)用研究為數(shù)不多。本文通過用直徑為5mm的纖

2、維增強(qiáng)樹脂光纖光柵智能復(fù)合筋（FRP-OFBG筋）替換普通鋼絞線中絲，制備了直徑為15.2mm新型FRP-OFBG智能鋼絞線，并將該智能鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力筋成功實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土梁健康監(jiān)測進(jìn)行研究。本文的主要研究內(nèi)容有：
　　 (1)本文分析了光纖光柵應(yīng)變傳感原理，根據(jù)光纖光柵工作時(shí)不受環(huán)向壓力，僅產(chǎn)生軸向應(yīng)變的性質(zhì)簡化了因軸向應(yīng)變引起波長變化的表達(dá)式；根據(jù)光纖光柵所接受的溫度發(fā)生變化，會引起光纖的折射率變化以及光柵柵距的變化的性質(zhì)

3、，簡化了因光纖光柵所接受的溫差變化引起波長變化的表達(dá)式，并同時(shí)考慮軸向應(yīng)變與溫度變化時(shí)而引起的光柵波長變化的通用表達(dá)式。
　　 (2)通過用纖維增強(qiáng)樹脂光纖光柵智能復(fù)合筋（FRP-OFBG筋）替換普通鋼絞線中絲制備了新型FRP-OFBG智能鋼絞線。將智能鋼絞線置于3m拉索試驗(yàn)鋼架臺座上進(jìn)行了靜載試驗(yàn)，在5次循環(huán)加載后于第6次加載至破斷。研究發(fā)現(xiàn)，智能鋼絞線的感知線性度和重復(fù)性均較好，其承載力比不計(jì)FRP-OFBG筋強(qiáng)度的鋼絞線的

4、承載力略大，破壞形式為FRP-OFBG筋達(dá)到極限應(yīng)力破壞后，鋼絞線不滑絲并在中間位置破壞，可實(shí)現(xiàn)智能鋼絞線破斷的全過程監(jiān)測，其最大應(yīng)變可達(dá)9500με以上，是一種集應(yīng)變感知和受力于一體的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測建筑材料。
　　 (3)以普通鋼絞線、CFRP-OFBG智能鋼絞線以及GFRP-OFBG智能鋼絞線為預(yù)應(yīng)力筋分別制作2根UPPC梁為研究對象，進(jìn)行受彎性能的靜載試驗(yàn)。研究了預(yù)應(yīng)力智能鋼絞線錨固時(shí)的瞬時(shí)預(yù)應(yīng)力損失；研究了以智能鋼絞線作為

5、預(yù)應(yīng)力筋的UPPC梁的受彎性能；研究了結(jié)構(gòu)構(gòu)件下智能鋼絞線應(yīng)變傳感與電阻應(yīng)變片的應(yīng)變傳感精度差異。結(jié)果表明，通過光纖光柵測量預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力損失更為準(zhǔn)確；以智能鋼絞線作為預(yù)應(yīng)力筋對UPPC梁的受彎性能幾乎沒有不良影響；結(jié)構(gòu)構(gòu)件下智能鋼絞線應(yīng)變傳感精度與材性試驗(yàn)時(shí)的傳感精度趨于一致。
　　 (4)本文以國內(nèi)相關(guān)文獻(xiàn)大量試驗(yàn)為基礎(chǔ)，根據(jù)理論計(jì)算和專家經(jīng)驗(yàn)，探討了UPPC梁健康監(jiān)測力學(xué)模型建立、并推導(dǎo)出基于光柵波長變化△λB為唯一變量