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

1、光纖光柵傳感技術就其本身而言已相當成熟，國內外從事光纖光柵傳感技術研究和應用的科研工作者數(shù)以萬計，相關論文數(shù)千篇，涵蓋光纖光柵的形成機理、制作方法、傳感理論、應變傳遞原理、不同物理量傳感原理、實際工程應用等領域，并取得大量的研究成果。據(jù)統(tǒng)計，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變片等傳統(tǒng)傳感器為對象進行研究，但針對集應變感知和受力于一體的結構健康監(jiān)測新型建筑材料的研制和應用研究為數(shù)不多。本文通過用直徑為5mm的纖

2、維增強樹脂光纖光柵智能復合筋（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應力筋成功實現(xiàn)預應力混凝土梁健康監(jiān)測進行研究。本文的主要研究內容有：
　　 (1)本文分析了光纖光柵應變傳感原理，根據(jù)光纖光柵工作時不受環(huán)向壓力，僅產(chǎn)生軸向應變的性質簡化了因軸向應變引起波長變化的表達式；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

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式，并同時考慮軸向應變與溫度變化時而引起的光柵波長變化的通用表達式。
　　 (2)通過用纖維增強樹脂光纖光柵智能復合筋（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拉索試驗鋼架臺座上進行了靜載試驗，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性均較好，其承載力比不計FRP-OFBG筋強度的鋼絞線的

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

5、預應力筋的UPPC梁的受彎性能；研究了結構構件下智能鋼絞線應變傳感與電阻應變片的應變傳感精度差異。結果表明，通過光纖光柵測量預應力筋的預應力損失更為準確；以智能鋼絞線作為預應力筋對UPPC梁的受彎性能幾乎沒有不良影響；結構構件下智能鋼絞線應變傳感精度與材性試驗時的傳感精度趨于一致。
　　 (4)本文以國內相關文獻大量試驗為基礎，根據(jù)理論計算和專家經(jīng)驗，探討了UPPC梁健康監(jiān)測力學模型建立、并推導出基于光柵波長變化△λB為唯一變量