FRP約束混凝土軸壓短柱核心區(qū)應力的傳感器測試.pdf

1、纖維增強復合材料(FRP，F(xiàn)iber Reinforced Polymer)是一種新型的結構材料，近十年來在國內(nèi)得到了快速的發(fā)展，由于它具有輕質(zhì)高強、施工便捷、維護方便、耐久性良好等優(yōu)點，許多學者對它在土木工程領域的應用進行了深入的研究，粘貼FRP加固法已經(jīng)發(fā)展成為一種新型的加固技術。同時，研究建筑結構在外界作用條件下內(nèi)部應力的變化情況，從而進行針對性加固是一項非常有意義的課題。
　　 對于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側面與四個角部形成FRP約束應力的不均勻性，復雜應力狀態(tài)下混凝土的應力采用理論推導公式計算有局限性，水泥基壓電陶瓷傳感器埋入后可以直接測量，解決這個問題。同時，研究者對于水泥基壓電陶瓷傳感器在土木工程中的應用研究主要還是分析水泥基壓電陶瓷傳感器應用在土木工程領域中的材料的特性及應用的可行性，與土木工程結構的實際結合相對較少。
　　 本文將水泥基壓電陶瓷傳感器引入到試驗研究中，采用直接測試的方法得到FRP約束

3、混凝土方形截面軸壓短柱核心區(qū)的應力。同時將水泥基壓電陶瓷傳感器與實際土木工程領域相結合的具體實施做出闡述，具體工作包括以下幾個方面:
　　 (1)試驗共制作了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)，對混凝土短柱FRP加固前后分別進行動態(tài)疲勞荷載試驗。將試驗結果對比分析，結果表明:FRP加固前后的傳感器輸出的信號和試驗輸入的荷載值存在明顯的線性關系;FRP加固后短柱的荷載-傳感器信號曲線的斜率較F

4、RP加固前的大;當頻率小于5Hz時，F(xiàn)RP加固前后混凝土短柱傳感器信號幅值隨著加載頻率的提高而增大，但加載頻率的增大對粘貼FRP前后混凝土短柱的核心區(qū)應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)的混凝土應力，提高比例在5％～20％之間。
　　 (2)通過試驗，提出一種使用水泥基壓電陶瓷傳感器直接測試FRP約束的混凝土短柱核心區(qū)應力的新方法。建立了傳感器輸出信號與混凝土壓應力之間的數(shù)值模型。并驗證了該數(shù)值模型用于測量F

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

6、根據(jù)其輸出的傳感器信號與溫度應力的數(shù)值模型，實時監(jiān)測水泥水化反應的進程;根據(jù)其輸出的傳感器信號實時監(jiān)測混凝土內(nèi)部的結構損傷;根據(jù)其輸出的傳感器信號與汽車載重之間的數(shù)值模型，實時監(jiān)控車輛是否超載;根據(jù)其輸出的傳感器信號與汽車行駛速度之間的數(shù)值模型，實時監(jiān)控車輛是否超速;根據(jù)輸出傳感器信號的交替情況，實時監(jiān)測大型停車場車輛的停泊情況;根據(jù)試驗得到的鋼筋混凝土框架結構模型的需加強區(qū)段最合適配筋率，為實際工程中鋼筋混凝土框架結構的需加強區(qū)段配筋