自監(jiān)測(cè)C-BFRP混凝土復(fù)合梁的疲勞性能研究.pdf

1、I嗡TIGUEPERFoRMANCERESEARCHOFTHESELFSENSINGC／BFRPCoNCRETECoMPoSITEBEAMADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringByJiaoYoujinSupervisedbyResearcherYangCaiqianSeniorEngineerLiJinbao

2、SchoolofCivilEngineeringSoutheastUniversityNanjing，PRChinaMay2014摘要自監(jiān)測(cè)C／BFRP混凝土復(fù)合梁的疲勞性能研究碩士研究生：焦友進(jìn)摘要導(dǎo)師：楊才千研究員，李今保高工我國(guó)每年基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模已超世界上其他國(guó)家的總和，建設(shè)速度之快也帶來(lái)了結(jié)構(gòu)質(zhì)量的問題，且隨著時(shí)間的推移、荷載的作用，結(jié)構(gòu)易出現(xiàn)損傷甚至毀壞，威脅著人們的生命財(cái)產(chǎn)安全?；谝陨蟽牲c(diǎn)，“結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)”以及“提升結(jié)構(gòu)

3、性能”越來(lái)越引起人們的關(guān)注?；谏鲜鰞煞矫嫘枨?，在課題組所研發(fā)的碳纖維高性能傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)開展以下兩方面的研究，一是研究碳纖維傳感器在疲勞荷載下的傳感性能；二是基于碳纖維優(yōu)良的‘‘傳感”與“力學(xué)”性能，并結(jié)合玄武巖纖維低成本、高延性、電磁屏蔽等優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)出具有自傳感功能混雜纖維板(C／BFRP)；運(yùn)用混雜技術(shù)、預(yù)應(yīng)力技術(shù)將具有自監(jiān)測(cè)功能的混雜纖維板與混凝土梁復(fù)合成自監(jiān)測(cè)C／BFRP棍凝土結(jié)構(gòu)，并對(duì)其疲勞及其監(jiān)測(cè)性能開展研究。

4、本文首先從碳纖維傳感的角度出發(fā)，對(duì)標(biāo)距500ram的碳纖維傳感器進(jìn)行了疲勞試驗(yàn)，研究了碳纖維傳感器在疲勞荷載下的自傳感性能，表明其在不同循環(huán)次數(shù)下的電阻變化率△R艉。與應(yīng)變的線性擬合度均大于0992，研究了碳纖維傳感器在疲勞過(guò)程中的監(jiān)測(cè)效果，表明長(zhǎng)標(biāo)距碳纖維傳感器能對(duì)疲勞過(guò)程中動(dòng)態(tài)應(yīng)變進(jìn)行良好地監(jiān)測(cè)，但需要考慮環(huán)境的影響。其次，對(duì)具有自傳感功能混雜纖維板(C／BFRP)進(jìn)行單向拉伸及疲勞試驗(yàn)，研究了其在單向拉伸條件下及在疲勞荷載下小應(yīng)變

5、階段的傳感與力學(xué)性能，試驗(yàn)表明在單向拉伸條件下，通過(guò)不同種類碳纖維與玄武巖纖維的混雜可以有效提高力學(xué)性能，避免脆性破壞，且在小應(yīng)變階段混雜纖維板的電阻變化率與應(yīng)變有良好的線性關(guān)系；混雜纖維板抗疲勞性能好，且經(jīng)歷不同的疲勞次數(shù)后其電阻變化率與應(yīng)變之間仍保持良好的線性關(guān)系，混雜不同的碳纖維其傳感行為也有所不同。然后，將碳纖維傳感器按定點(diǎn)粘貼與全面粘貼兩種方式布置于混凝土梁底，對(duì)鋼筋混凝土梁在不同疲勞荷載等級(jí)下進(jìn)行分布式監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)表明兩種粘貼

6、方式均能對(duì)混凝土梁進(jìn)行良好地監(jiān)測(cè)，其中全面粘貼的碳纖維傳感器對(duì)裂縫、損傷更為敏感：定點(diǎn)粘貼的碳纖維傳感器能測(cè)量出不同疲勞階段標(biāo)距內(nèi)的應(yīng)變，且對(duì)疲勞過(guò)程能很好的監(jiān)測(cè)。最后，制作了3種不同混雜方式的自監(jiān)測(cè)C／BFRP混凝土復(fù)合梁，對(duì)其進(jìn)行了不同等級(jí)疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)表明施加預(yù)應(yīng)力可以有效提高復(fù)合梁的開裂荷載，而極限荷載卻跟纖維板的混雜量密切相關(guān)；中彈模碳纖維、高彈模碳纖維的摻入可以有效提高復(fù)合梁的二次剛度；混雜纖維板與混凝土復(fù)合后，混凝土梁的延