光纤光栅(FBG)传感技术以其抗干扰、传感与传输一体化等优点,成为CFRP拉索智能监测重点研究方向之一。然而,传统CFRP拉索智能监测属于点式或局部传感,难以满足服役全时感知及高量程监测需求。因此,提出将长标距FBG传感技术与螺旋倾斜式技术复合,研制一种智能CFRP筋,并通过循环静力拉伸、低周疲劳(高应力状态下)与极限静力拉伸试验,探究各试验条件下智能CFRP筋的力学及传感性能和试验后性能损失情况。试验结果可为CFRP拉索智能监测的理论设计和研究提供重要的依据。
1)智能CFRP筋在3次循环静力拉伸试验中,FBG波长变化量和智能CFRP筋轴向应变的线性度均在0.99以上,应变灵敏度实测与理论误差在7%左右,FBG迟滞<1.4%、重复性<1.3%、线性度<2.3%、总精度<2.6%,说明智能CFRP筋良好的应变传感性能及可重复性。
2)智能CFRP筋在低周疲劳试验中,应变片监测值与理论疲劳应变上限较为接近,且稳定于较小的变化范围内,与理论疲劳应变下限相差很大,不适用于智能CFRP筋轴向动应变的监测,而FBG监测值与理论疲劳应变上下限具有较好的吻合性,在智能CFRP筋轴向动应变的监测中表现出优异性能。
3)智能CFRP筋在极限静力拉伸试验中,经过3次循环静力拉伸和低周疲劳试验后,FBG性能受影响较小,主要由于智能CFRP筋筋体材料性能的损伤导致筋体极限应变增大,使得监测效率有所降低。
4)长标距FBG传感技术与螺旋倾斜式技术复合有效增大了智能CFRP筋的监测范围与监测量程,并确保了智能CFRP筋能够长期、安全地进行监测。
通信作者:廖羚,高级工程师,广西科技大学土木建筑工程学院专任教师,主要从事结构健康监测及加固研究工作。邮箱:liaoling@gxust.edu.cn。
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