预应力混凝土梁智能钢绞线沿程预应力监测技术研究

作     者：陈照宇 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：彭凯

授予年度：2023年

学科分类：081406[工学-桥梁与隧道工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：桥梁工程 沿程监测技术 智能钢绞线 以根代束 

摘      要：自预应力技术应用到混凝土结构中以来,预应力技术依靠自身的优势,在桥梁建设领域中得到了大量的实践应用。随预应力混凝土(PC)桥梁的大量修建,钢束中预应力损失问题深深困扰桥梁的寿命全周期,PC桥梁在我国桥梁领域占据极大的份额,其重要性不言而喻。目前,对于PC桥梁钢束沿程预应力分布的监测手段尚不成熟,对于施工过程及运营阶段的钢束沿程预应力分布状态的监测技术还需进一步研究。填充型环氧涂层智能钢绞线(简称为智能钢绞线)是将光纤光栅传感器与钢绞线结合的新兴材料,在普通钢绞线受力的基础上,赋予其测量和传输的作用。光纤光栅传感器以其自身特有的优点被大量使用于重要工程中进行监控。将智能钢绞线运用到实践之中,开展PC梁的沿程预应力的分布状态研究,服务于PC桥梁的健康状态监测。本文以新型智能钢绞线为试验材料,进行系列试验并分析,主要工作如下:1.对新型的智能钢绞线进行基本力学性能验证,其力学性能与预应力钢绞线(1×7-1860-GB/T 5224-2014)对应的标准参数进行对比,智能钢绞线满足工程应用的力学性能指标;2.对智能钢绞线进行标准疲劳测试,验证内嵌的光栅传感器在疲劳荷载下稳定性;3.对智能钢绞线进行标定试验,根据光栅中心波长值对应的张拉力值,确定其中各个光栅的标定系数,建立相应的力值和波长关系,并进行了力值校核,对智能钢绞线的可重复性和可标定性进行了验证分析;4.对20m足尺梁体进行了张拉和锚固阶段的试验研究,对梁体中3个截面的预应力监测,发现张拉过程中光栅的测试力值与规范公式计算力值之间的差值均在5%以内;模拟了钢绞线锚固回缩引起钢束预应力损失,损失发生的范围和程度都与回缩量相关;5.基于“以根代束的思想,对钢束同一截面上的5个光栅传感器测试力值进行分析,验证了以同一截面上中间位置光栅的测试力值代表钢束的预应力状态,即“以根代束测试的可行性。本文用多根智能钢绞线组成钢束,监测钢束的沿程预应力分布状态,为现行规范中力筋与管道壁之间的摩擦造成的预应力损失()计算公式提供数据支撑。验证了“以根代束的可行性,为智能钢绞线监测技术奠定基础。