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光纤光栅FRP智能锚头和某人防工程的安全监测技术研究

闫凯  
【摘要】: 本文在充分研究光纤光栅智能感知性能和FRP(Fiber Reinforced Ploymer)材料特性的基础上,针对FRP材料锚固及其监测需要,研制开发出光纤光栅FRP智能锚头,通过理论和试验研究了该智能锚头的损伤感知性能,发展了FRP筋粘结锚固理论和安全评价方法。针对某人防工程的力学特性,提出该工程的光纤光栅智能监测方案,并在该工程中得到成功应用。主要研究内容和成果包括: 首先,结合FRP材料属性和准分布式光纤光栅智能传感特性,研制开发了光纤光栅FRP筋智能锚头,并通过拉拔试验研究智能锚头感知性能和FRP筋锚固系统的受力特性。研究结果表明:该FRP筋智能锚头具有很好的感知性能,能够很好地实现自身的安全监测。 其次,通过FRP筋锚头的数值模拟和理论分析,研究其应力分布和损伤失效模式,提出剪应力分布简化计算模型以及损伤失效的评价方法。结果表明:粘结锚固强度理论及剪应力分布简化计算模型具有合理性和实用性,损伤失效的评价满足安全监测的要求。 此外,通过理论分析某人防工程结构受力特性,研究确定传感器的布设位置、传感器选型和布设工艺,提出该工程的光纤光栅智能监测方案。最后,研究了光纤光栅现场布设工艺,成功地将传感器布设于某人防工程中,并监测了施工阶段的时变结构应变状态,分析出构件的内力特性。施工及监测结果表明:光纤光栅传感器满足混凝土结构监测的要求,监测结果与力学计算结果相符,光纤光栅智能监测方案适用于该人防工程,可以对其长期有效的健康监测。


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