用于土木工程結(jié)構(gòu)的新型長標距傳感試驗研究.pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)一般體量和尺度大，特別是其中最常用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部存在較多的微裂紋及氣泡等缺陷且在受拉狀態(tài)下混凝土易開裂，短標距（點式）傳感器會受到局部損傷的影響，無法準確反映結(jié)構(gòu)整體的工作狀態(tài)。長標距應變傳感技術(shù)可以在待測結(jié)構(gòu)存在局部裂縫的情況下，反映待測區(qū)域的平均應變，還可以在結(jié)構(gòu)上全面布設，形成分布式傳感器網(wǎng)絡，對結(jié)構(gòu)整體進行全面監(jiān)測。因而，長標距傳感更適合于土木工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測。
　　本文使用康銅電阻絲作為傳感材料，通過對

2、其進行妥善的封裝處理制作出了一種適合土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測且具有實用價值的新型長標距電阻絲(Long-gauge ResistanceWire，LG-RW)傳感器。并通過各種實驗，研究了LG-RW傳感器的監(jiān)測性能和實用性，現(xiàn)將本文所做的主要工作和主要結(jié)論總結(jié)如下:
　　(1)首先，提出了一種LG-RW傳感器的封裝方法，制作了系列不同標距長度的LG-RW傳感器并進行了標定試驗。實驗結(jié)果表明:封裝后的LG-RW傳感器標定系數(shù)為2，與常用

3、的電阻應變片的標定系數(shù)相同，25cm標距電阻值為170Ω±2Ω，50cm標距RW傳感器的電阻值為340Ω±4Ω，線性度均達到0.997以上。在500με范圍標定時，線性度達到0.999，在靜態(tài)測試中，傳感器精度可以達到5με。
　　(2)然后，通過混凝土梁的四點彎試驗，研究了LG-RW傳感器的靜態(tài)監(jiān)測與損傷識別性能。通過各個單元LG-RW傳感器的數(shù)據(jù)獲得梁的破壞狀態(tài)和梁底位移。實驗結(jié)果表明，LG-RW傳感器可以的裂縫進行有效的捕捉

4、。LG-RW傳感器的實測數(shù)據(jù)較為精確，在1000με以下時，絕對誤差不超過25με，當應變大于1000με時，隨著應變的增加絕對誤差略微增加，但相對誤差不超過5％。
　　(3)此外，通過對豎放懸臂扁梁進行損傷監(jiān)測試驗，研究了LG-RW傳感器的動態(tài)測試性能。經(jīng)過頻譜分析，LG-RW傳感器能夠準確的得出各個振型的參與系數(shù)，識別結(jié)果與FBG傳感器接近，頻率識別誤差不超過0.2％，也能夠準確識別結(jié)構(gòu)的長標距應變模態(tài)。同時，通過LG-RW傳