耦合大量程光纤光栅的碳纤维增强复材板的传感特性研究

传统的加固维修方式很难以获知加固过程中桥梁全生命周期的监测情况以及加固效果,为此提出了一种在碳纤维(CFRP)板耦合大量程光纤光栅(FBG)传感器以制成自感知CFRP板的方法。为了验证耦合光纤光栅的CFRP板的应力、应变测量精度,基于国家标准静态性能指标相关计算准则,开展自感知CFRP板中光纤光栅传感性能指标的标定和张拉试验,并对传感特性理论及试验应变灵敏度的误差进行了分析。试验结果表明:自感知CFRP板中的光纤光栅具备良好的感知性能,其应变测量范围达到了1.2×10^-2以上,试验应变灵敏度不小于1.18 pm/10^-6,迟滞不大于1.52%,线性度不大于3.35%,重复性不大于2.29%,总精度不小于3.92%,可以达到实际工程需求。     

基于分布式长标距FBG传感器的新沭河大桥加固效果监测研究

结合分布式长标距FBG光纤传感技术在桥梁结构应变及变形监测中的应用,以江苏汾灌高速公路新沭河大桥预应力碳纤维板加固监测工程为例,根据现场施工情况采用了分布式长标距FBG传感器监测方案,并对监测数据进行分析。结果表明,分布式FBG传感器可较准确地对桥梁加固过程中的应变状态及安全状态进行监控。并通过长期监测预应力碳纤维板加固桥梁过程中的工作性能及碳纤维板预应力的长期损失,验证了预应力碳纤维板对连续箱梁桥有较好的加固效果。     

预应力OFBG-CFRP智能板加固RC梁试验研究及荷载效应分析

初步应用内嵌光纤光栅应变感知元件的CFRP板开展预应力加固混凝土梁试验研究。首先,利用张拉反力架对利用碳纤维-光纤光栅拉挤成型工艺生产的复合板的感知性能进行了标定测试,得到了该智能部件的静态应变灵敏度,验证了感知元件与CFRP材料的协同变形能力。其次,基于OFBG-CFRP智能板对拟加固混凝土梁进行短期预应力损失测试,其应变数据与电阻应变片测试结果吻合良好,并以此针对新型夹片式锚具变形和CFRP板内缩值进行了修正。然后,进行了有黏结预应力CFRP板加固目标混凝土梁的加载破坏试验,验证了CFRP智能板及配套加固系统的加固效果。最后,理论推导了CFRP板监测应变与加固构件荷载效应关系,将其应用于目标混凝土梁加载全过程承载状态的反馈。试验结果表明,考虑到工程现场施工条件和人为因素,该智能部件可对加固系统进行原位测评,在此基础上,该系统能够对加固构件最不利荷载位置的承载状态实施监测与评估。     

预应力碳纤维板加固梁桥新技术的应用

对预应力碳纤维板材的特性及预应力碳纤维板加固梁桥新技术进行了简要介绍,并对其加固设计原理进行了理论推导计算。根据检测单位出具的检测报告结果采用预应力碳纤维板加固新技术对洙津渡大桥进行加固设计,并对其加固设计方案、张拉工艺分别进行了剖析,最后简述了课题组对加固后桥梁的试验检测结果。在此基础上,通过预埋在碳纤维板表面上的光纤光栅传感器对加固后的桥梁进行长期监测试验,并对其预应力损失进行计算分析,试验结果表明:预应力碳纤维板在长期荷载作用下,预应力损失非常小,对梁桥加固效果几乎不产生影响。     

黑龙江呼兰河大桥的光纤光栅智能监测技术

对光纤光栅波长变化与应变的关系进行了理论分析,并通过材料试验和等强度梁试验加以验证;研究了光纤光栅的布设工艺,并在黑龙江省呼兰河大桥预应力箱形梁的施工过程中成功地布设了12个光纤光栅应变传感器与3个温度传感器;布设的传感器监测了预应力箱形梁张拉过程的钢筋应变历程,以及箱形梁静载试验的钢筋应变增量与分布;大桥建成后,利用布设的光纤光栅应变和温度传感器对呼兰河大桥进行了阶段性运营监测,监测了车辆荷载下的应变历程和大桥温度变化过程。监测结果表明埋入的光纤光栅可以方便地监测汽车的流量及其可能的疲劳损伤,为桥梁结构的健康诊断提供依据。一年多的考验表明,光纤光栅的稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康监测的要求,性能明显优于传统的电阻应变片。     

基于光纤光栅传感技术的重载铁路预应力混凝土梁疲劳损伤试验研究

基于现有的一般测试方法,结合光纤光栅传感技术,提出了重载铁路预应力混凝土梁疲劳试验测试方法,并通过2根大比例模型梁验证了光纤光栅传感技术在预应力混凝土梁疲劳试验中应用的可行性。试验结果表明:光纤光栅传感器和FRP智能筋表现出精度高、量程大、稳定性好、耐疲劳等优点,在疲劳试验全过程中能够有效测试钢筋与预应力筋的应变;在33 t及以上轴重列车荷载长期作用下,32 m普通高度全预应力混凝土T形截面梁存在较大的疲劳开裂风险,其疲劳损伤破坏始于最外侧普通钢筋的疲劳破坏断裂,疲劳损伤开裂会引起梁的刚度明显降低和钢筋应力幅显著增加,大大缩短了梁的疲劳寿命。从安全和使用角度考虑,应严格控制该类型重载铁路预应力混凝土梁开裂及最大裂缝宽度。     

基于光纤光栅传感技术的重载铁路预应力混凝土梁疲劳损伤试验研究

基于现有的一般测试方法,结合光纤光栅传感技术,提出了重载铁路预应力混凝土梁疲劳试验测试方法,并通过2根大比例模型梁验证了光纤光栅传感技术在预应力混凝土梁疲劳试验中应用的可行性。试验结果表明:光纤光栅传感器和FRP智能筋表现出精度高、量程大、稳定性好、耐疲劳等优点,在疲劳试验全过程中能够有效测试钢筋与预应力筋的应变;在33 t及以上轴重列车荷载长期作用下,32 m普通高度全预应力混凝土T形截面梁存在较大的疲劳开裂风险,其疲劳损伤破坏始于最外侧普通钢筋的疲劳破坏断裂,疲劳损伤开裂会引起梁的刚度明显降低和钢筋应力幅显著增加,大大缩短了梁的疲劳寿命。从安全和使用角度考虑,应严格控制该类型重载铁路预应力混凝土梁开裂及最大裂缝宽度。     

基于光纤光栅传感技术的重载铁路预应力混凝土梁疲劳损伤试验研究

基于现有的一般测试方法,结合光纤光栅传感技术,提出了重载铁路预应力混凝土梁疲劳试验测试方法,并通过2根大比例模型梁验证了光纤光栅传感技术在预应力混凝土梁疲劳试验中应用的可行性。试验结果表明:光纤光栅传感器和FRP智能筋表现出精度高、量程大、稳定性好、耐疲劳等优点,在疲劳试验全过程中能够有效测试钢筋与预应力筋的应变;在33 t及以上轴重列车荷载长期作用下,32 m普通高度全预应力混凝土T形截面梁存在较大的疲劳开裂风险,其疲劳损伤破坏始于最外侧普通钢筋的疲劳破坏断裂,疲劳损伤开裂会引起梁的刚度明显降低和钢筋应力幅显著增加,大大缩短了梁的疲劳寿命。从安全和使用角度考虑,应严格控制该类型重载铁路预应力混凝土梁开裂及最大裂缝宽度。     

基于光纤光栅的预应力碳纤维板实桥加固荷载试验研究

为了研究光纤光栅预应力碳纤维板在实桥加固工程中的应用以及其与混凝土之间的工作机理,以山东省境内某座连续梁桥为工程实例,采用现场加固、荷载试验和有限元分析的方法,对其进行加固前后的荷载试验,并进行加固前后试验结果对比,结果表明,光纤光栅预应力碳纤维板与混凝土梁协同工作能力良好,对提升桥梁的承载力具有显著的效果。     

预应力碳纤维复材板加固桥梁短期预应力损失监测

在介绍内嵌光纤光栅传感器(OFBG)的碳纤维复材板(CFRP)制作工艺和基本性能指标的基础上,结合大窑湾六号桥的病害检查评估工作,给出了相应的加固方案以及OFBG-CFRP智能板布设工艺,成功监测了后张预应力CFRP板加固施工阶段智能板的实时应力状态,并预测放张后锚具变形导致的短期预应力损失值。结果表明,埋入的光纤光栅(FBG)可以连续实时地监测CFRP板的应力状态,这种新型OFBG-CFRP智能板为桥梁结构加固施工阶段的健康诊断提供有效手段,同时,光纤光栅的稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康监测的要求。     

智能碳纤维板嵌入式加固矩形截面钢筋混凝土梁试验研究

将碳纤维增强复合材料(CFRP)与光纤光栅(OFBG)的传感特性结合,研制出智能碳纤维(CFRP-OFBG)板。共对6根梁进行试验,其中5根为CFRP-OFBG板嵌入式加固矩形截面钢筋混凝土梁,1根未加固矩形截面钢筋混凝土梁作为对比,通过试验监测CFRP-OFBG板的中心波长变化来推算出CFRP-OFBG板的应变值,并将CFRP-OFBG板的中心波长变化与同一位置处CFRP-OFBG板的应变值进行绘图分析。结果表明:CFRP-OFBG板的中心波长变化与同一位置处CFRP-OFBG板的应变值呈现出良好的线性关系,且拟合得到的CFRP-OFBG板灵敏度系数约为1. 2pm/με,与CFRP-OFBG板的应变传感灵敏度1. 281pm/με吻合良好,为结构健康监测和结构可靠性分析提供了一种方法。     

基于光纤光栅传感技术的桥梁结构应变监测可行性研究

该文阐述了光纤光栅传感技术的基本原理及其优势,介绍了光纤Bragg光栅传感器(FBG)的布设工艺。利用埋入武黄高速公路某大桥内的FBG和电阻应变片实现了该桥梁在荷载试验过程中的应变监测。并通过比较FBG与电阻应变片测得的应变值来验证光纤Bragg光栅(FBG)传感技术用于桥梁应变监测的可行性。     

基于光纤光栅传感的测斜自动化室内试验研究

介绍了将光纤光栅传感器技术用于测斜自动化监测的室内设计方法,根据光纤布拉格光栅波长变化与应变之间的线性关系求得各测点的应变,并通过多项式拟合和积分,由测点应变计算出各测点的位移,最后指出室内试验结果验证了该新型原位测斜仪和分析方法的有效性,研究结果可为深层土体侧向变形监测提出新的可靠途径。     

光纤光栅传感器监测混凝土固化收缩实验研究

介绍了光纤光栅应变传感器的基本原理及优点,开发了基于光纤光栅技术的温度传感器与应变传感器,并对它们的工作特性进行了分析;应用裸光纤光栅和自制封装的光纤光栅传感器,监测了混凝土梁固化过程(2~16 h)中混凝土内部的温度变化,以及混凝土内部和钢筋表面的收缩应变.实验结果表明:在使用光纤光栅对混凝土固化期收缩应变监测时必须考虑温度的影响,要进行温度补偿,该监测方法是混凝土养护期恶劣环境条件下收缩应变监测的理想方法,可用于任意尺寸的大体积混凝土固化期温度应变的监测.     

光纤光栅传感器在混凝土变形及裂缝监测中的应用

介绍了一种自行研制的光纤光栅应变传感器及其工作原理,并对封装后的传感器进行拉伸标定试验,验证其准确性.而后利用这种光纤光栅传感器对常州客运中心地下工程混凝土板的内部变形及表面裂缝进行监测,进而研究掺入不同纤维的混凝土的体积稳定性及相关性能.试验结果表明,这种光纤光栅传感器的测量精度高、稳定性好,可用于地下工程混凝土板变形和裂缝的测量.     

Experimental study on ancient brick pagoda model strengthened with prestressing CFRP plate hoop

根据古砖塔竖向开裂的震害特征,提出了预应力碳纤维板围箍加固工艺,研制了相应的张拉锚固装置。通过六边形古砖塔缩尺模型的围箍加固试验,研究了碳纤维板、砌体在围箍力作用下的应变随时间的变化规律。研究结果表明：张拉碳纤维板可对塔身产生有效的环向约束,碳纤维板的张拉应变和砌体的压应变与预应力度基本成正比;采用超张拉工艺可以降低碳纤维板与砌体之间摩擦阻力的影响,改善应变分布的不均匀状况;在长期保持预应力的状态下,碳纤维板和砌体的应变在14 d后趋于稳定,变化趋势符合对数分布规律。     

预应力碳纤维板围箍加固古砖塔模型试验研究

根据古砖塔竖向开裂的震害特征,提出了预应力碳纤维板围箍加固工艺,研制了相应的张拉锚固装置。通过六边形古砖塔缩尺模型的围箍加固试验,研究了碳纤维板、砌体在围箍力作用下的应变随时间的变化规律。研究结果表明:张拉碳纤维板可对塔身产生有效的环向约束,碳纤维板的张拉应变和砌体的压应变与预应力度基本成正比;采用超张拉工艺可以降低碳纤维板与砌体之间摩擦阻力的影响,改善应变分布的不均匀状况;在长期保持预应力的状态下,碳纤维板和砌体的应变在14 d后趋于稳定,变化趋势符合对数分布规律。     

光纤智能传感器在GFRP筋混凝土柱受压试验中的应用

基于光纤光栅传感技术足一利嘶型的传感技术,本文采用光纤光栅应变传感器埘GFRP筋混凝土柱的受压过程进行监测,并且将传感器监测到的数据与电阻也变片监测的结果进行对比,试验结果表明：光纤光栅应变传感器测得的结果更精凇,史能反映小？昆凝土受压柱的破坏过程。     

光纤传感技术监测预应力曲梁钢筋锈蚀的试验

通过在预应力混凝土曲梁和混凝土表面布置了光纤,利用PP—BOTDA系统监测局部锈蚀预应力混凝土曲梁的应变分布,试验结果表明,PP—BOTDA光纤传感技术可以识别钢筋的锈蚀损伤,实现预应力混凝土结构中钢筋锈蚀的分布式监测。     

光纤光栅基座夹具测量法在玉峰大桥索力监测中的应用

将光纤光栅基座夹具测量法与成熟的振动频率法索力测试技术联合应用,对已经运营但尚未安装索力监测装置的玉峰大桥进行索力实时监测试验。工程应用证明了光纤光栅基座夹具测量法及实施方案的可行性,监测数据表明光纤光栅传感器运行稳定,检测数据可靠,可为预应力桥梁工程的安全监测起到重要的补充及改进作用。