混凝土结构用智能FRP筋的试验研究

在纤维增强聚合物Fiber Reinforced Polymer (FRP)筋拉挤工艺中,将光纤布拉格光栅Optic Fiber Bragg Grating(OFBG)传感器与普通纤维束一起经过拉挤模具,为改进FRP筋与混凝土的粘结性能,在FRP筋表面螺旋缠绕纤维束,制备了智能OFBGFRP筋.对OFBG-FRP筋的力学性能和应变灵敏性能进行试验研究,试验结果表明OFBG-FRP筋的力学性能与普通FRP筋相同、OFBG-FRP筋的应变灵敏系数与普通光纤传感器相同、OFBG-FRP筋在重复荷载作用下性能良好.OFBG-FRP加筋混凝土梁受弯试验表明OFBG-FRP筋可以监测混凝土梁的开裂和FRP筋与混凝土的滑移.在OFBG-FRP筋中埋置多个光纤传感器可以监测沿FRP筋长度方向的应变分布及混凝土与FRP筋发生滑移的位置.OFBG-FRP筋在混凝土结构中可以作为受力材料和传感器.

土木工程自监测纤维复合材料

纤维复合材料(FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳及良好的自传感特性等优点。将FRP与光纤光栅传感技术相结合,即在FRP材料加工过程中埋入光纤光栅传感元件(OFBG)可制成新型自监测复合材料(OFBG-FRP)。OFBG-FRP兼有FRP优良的物理力学性能及光纤光栅的智能传感特性。本文主要介绍FRP及OFBG-FRP的传感特性及其在土木工程健康监测中的应用等方面的研究进展。

新型FRP-OFBG智能钢绞线的研制及其材料性能研究

通过用纤维增强树脂光纤光栅智能复合筋(FRP-OFBG筋)替换普通钢绞线中丝研制出了新型FRP-OFBG智能钢绞线。将智能钢绞线置于3 m拉索试验钢架台座上进行了静载试验,在5次循环加载后于第6次加载至破断,根据试验结果对FRP-OFBG智能钢绞线的应变传感性能及受力重复性能进行了研究。研究发现,智能钢绞线的感知线性度和重复性均较好,其承载力比不计FRP-OFBG筋强度的钢绞线的承载力略大,破坏形式为FRP-OFBG筋达到极限应力破坏后,钢绞线不滑丝并在中间位置破坏,可实现智能钢绞线破断的全过程监测,其最大应变可达9500με以上。结果表明,实用新型FRP-OFBG智能钢绞线是一种集应变感知和受力于一体的结构健康监测建筑材料。

光纤光栅智能钢绞线拉索的研制与试验研究

提出在钢绞线拉索中采用直接增加FRP-OFBG筋或增加光纤光栅智能钢绞线的办法,实现光纤光栅传感器对钢绞线拉索的应力应变测量,并制成实体索进行试验研究,结果表明,该方法可行、有效,采用光栅传感器测量拉索应变精度较高。

基于FRP-OFBG复合智能筋的基桩内力监测

桥梁深水基础的基桩是整桥的重要组成部分,其受力状态是评价基础工程乃至整桥安全性的关键指标之一。本文以南京长江第三大桥南塔基桩受力计算及分析为基础,选择群桩中的2根边桩作为监测对象并确定出合理的监测断面。为克服传统传感器在抗干扰能力及寿命方面的缺点,尝试采用纤维增强塑料封装的光纤布拉格光栅应变传感器。监测结果表明:传感器布设工艺可靠,基桩内力量测值合理,且承载力余量尚大。