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《哈尔滨工业大学》 2006年
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智能CFRP加固钢筋混凝土梁安全测评及模糊随机可靠度研究

卢少微  
【摘要】: 大型钢筋混凝土工程结构(如大坝、高层建筑等)使用期长,必然产生损伤积累和抗力衰减。一旦发生灾害事故,损失惊人,社会影响重大。对这类结构必须实时进行无损安全测评,适时进行高效加固修复。本研究将碳纤维复合材料(CFRP)与布拉格光栅光纤传感器(FBG)融合制成智能碳纤维复合材料,用其加固修复大型结构,既实现了材料性能集成—结构材料功能化智能化,又满足了无损检测要求。集先进加固修复技术与实时安全测评双重功能于一体,是实现重大设施可靠性安全性的重要保障。本文主要研究内容包括以下几方面: 智能碳纤维复合材料工程应用基础试验研究:将布拉格光栅光纤传感器(FBG)固化于碳纤维复合材料(CFRP)中制成智能碳纤维复合材料。通过实验讨论埋入光纤与碳纤维复合材料的相容性,即光纤直径、涂层、排布方向及光纤埋入体积对CFRP力学性能的影响,CFRP对埋入光纤光导损耗的影响。建立监测对象实际应变与光纤传感器应变层间界面应变传递的统一模型,并推导其界面层应变传递统一公式,用于光纤应变传感的误差修正。根据FBG光纤传感器波长和应变传递关系,通过实验对FBG光栅光纤的传感特性进行验证。 制备9根RC试验梁,将FBG传感器与电阻应变片同时预置于实验梁内(受拉钢筋、压区混凝土及碳纤维复合材料中)。试验梁通过弯曲破坏试验比较布拉格光栅传感器与电阻应变片的测试结果。 针对CFRP加固钢筋混凝土(RC)梁发生正截面破坏和粘结剥离破坏工况,在试验基础上,得到不同破坏模式的承载力计算及实际应用修正方法,实验结果表明CFRP加固RC梁理论设计极限承载力经过修正后,与实际破坏荷载相比误差可控制在5%左右。完成CFRP加固RC梁CFRP加固截面积的优化设计,实现CFRP加固梁最小的情况下,加固RC梁极限承载力最大,同时该理论的限制条件也避免了RC梁发生早期破坏和非理想破坏。根据布拉格光栅传感原理、钢筋混凝土理论和ANSYS有限元软件提出和编制了CFRP加固RC梁荷载效应实时测评理论和数值模拟程序。根据置入CFRP中FBG传感器实时监测到的光信号(波长)值,计算出RC梁诸项荷载效应(荷载、挠度、受拉钢筋和压区混凝土应变等)实时理论计算值和数值模拟值。因此,从已加固的CFRP中实时监测的应变值即可得到RC梁诸项荷
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU375.1

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