混凝土表面式光纤光栅传感器应力传递规律研究.pdf

维普资讯 黯 固 ,11义核心 混凝土表面式光纤光栅传感器应力传递规律研究 周雪芳 ，梁 磊 (1．杭州电子科技大学 通信工程学院，杭州 310018；2．武汉理工大学 光纤传感技术研究中心，武汉 430070) 摘要：主要研究一种混凝土表面式的光纤光栅传感器 贴与膨胀螺栓相结合的方式来安装传感器将有效解 的工作特性，应用光纤光栅的传感特性实现 了对钢筋 决金属基片与混凝土表面的应变传递问题。 混凝土试件 内部应变的测量，试件不仅就应用光纤光 ◆金属基片与细钢管的应变传递 金属基片与细 栅进行混凝土结构 内部应变测量的技术，工艺进行研 钢管之间采取激光微焊接技术联接 ．并在 instron8506 究，还对光纤光栅传感器进行了重复性实验，验证了 实验机系统上进行拉伸试验。通过调节金属基片与细 其具有 良好的一致性。同时，还考察了光纤光栅传感 钢管之间的焊缝长度(即金属基片的宽度)，确保金属 器的温度补偿问题，试验结果表明该方法具有较高的 基片与细钢管的应变有效传递 根据混凝土应变测量 实用性。 范围、确立弹性体钢管的材质和规格。保证应变测量 关键词：光纤光栅；传感器；应力；混凝土 范围在钢管的弹性范围内 中图分类号：TP2l2 文献标识码 ：A (2)表面式应变传感器的材料与结构参数确定 ◆传感器弹性体材料的确立 考虑不锈钢与混凝 1引言 土有很好的粘结性 ，其温度膨胀系数也基本一致 ．而 混凝土结构耐久性指混凝土结构对破坏过程 的 且具有较好的抗腐蚀性能．选用不锈钢作为传感器弹 抵抗能力．是基于材料耐久性的进一步深化 ”【。影响混 性体材料。 凝土结构耐久性的主要因素是混凝土材料的自身特 ◆传感器结构参数的确立 根据混凝土应变测量 性。为此，在20世纪80年代末到90年代初一些发达 确立传感器的基本标距为 100mm：根据混凝土应变测 国家基于混凝土结构耐久性设计提出了高性能混凝 量范围确立弹性体钢管的材质和规格：根据金属基片 土的概念 。1990年美 国混凝土协会 (ACI)主办了第一 与细钢管之间焊接强度确立金属基片的宽度：根据混 届高性能混凝土的讨论会。并对高性能混凝土进行了 凝土应变测量有效性要求确立四个膨胀螺栓的孑L距． 定义{2l随后．不同国家对高性能混凝土耐久性进行了 从而确定金属基片的长度。研制的表面式应变传感器 大量的研究 但已有的研究大多是室内的模拟实 如图 1所示 验。而对于采用高性能混凝土浇筑的实际结构耐久性 缺乏有效评价 采用光纤传感技术对高性能混凝土梁 3表面式光纤光栅应变传感器的性能研究 进行长期耐久性监测．以期获得结构耐久性评价的数 (1)实验设备 实验采用拉伸实验机系统．单轴最大 据．为混凝土结构耐久性设计提供基础是解决当前问 拉力可达到 3吨。能满足实验的要求。同时，还使用DZ 题的关键所在 本文提 出一种混凝土表面式的光纤光 型电阻应变仪和光纤光栅解调仪。实验设备如图2 栅传感器．从力学的观点 ．将被测对象混凝土构件和 (2)实验方法 实验用的表面传感器通过螺栓固定 粘贴在其表面的光纤光栅传感器看作是一种复合材 在不锈钢模板上。同时在模板背面对应位置上粘贴高 料或复合体 ．实验验证光栅传感器粘贴混凝土构件时 精度电阻应变片 通过电阻应变仪的读数值控制加载 的应力传递规律