《光纖自感測混雜BFRP張弦梁力學性能最佳化及自監測研究》是依託蘇州大學，由吳捷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：光纖自感測混雜BFRP張弦梁力學性能最佳化及自監測研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳捷
- 依託單位：蘇州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著建築功能對結構跨度、荷載能力以及安全智慧型化控制需求的不斷提高，張弦梁結構的優越性日益凸顯。本課題基於形狀最佳化和彈塑性極限承載力分析，提出一種新型光纖自感測混雜BFRP張弦梁，並對其力學回響及自監測性能進行了研究。主要研究包括：（1）由連續化理論，基於數值分析提出基於形狀最佳化的各類張弦梁結構的設計方法，並利用數值模擬和實測數據獲取張弦梁結構施工和使用階段內力與變形的分布規律及特點；（2）基於彈塑性分析對張弦梁結構關鍵構件局部損傷評價方法進行研究。對突發事件下部分梁索單元失效後的結構回響演化規律進行分析，確定張弦梁結構的受力敏感區域位置；（3）基於分散式光纖感測的特性，提出將光纖複合進BFRP材料製備自感測混雜BFRP索和片材,實現梁索單元自監測。利用自監測的單元應變信息，結合纖維模型理論和應變模態分析理論，提出局部損傷識別和結構損傷評價方法，為張弦結構的設計和安全評估提出重要依據。
結題摘要
光纖自感測BFRP張弦梁因其張弦結構形式的簡潔、空間受力性能的優越，玄武岩纖維增強材料（BFRP）耐候性能的良好、性價比較高等突出優點成為結構工程研究的重要內容。本項目旨在開展張弦梁結構形態與力學性能間相關性及最佳化設計方法的研究，以及此類大跨預應力結構在材料的可替換性、耐候性與結構的智慧型自監測性能的探索。為此，先後進行了基於平衡荷載態的最佳化理論模型研究，確立了形狀最佳化後的張弦梁結構整體最佳化方法並分析各類結構參數對結構受力的影響規律。系統研究了以雙向張弦梁為代表的結構失效機制、彈塑性承載力的各影響參數以及構件安全性和結構整體性之間的力學回響關係。研究了光纖自感測混雜BFRP索的力學性能。基於索的等應變受力，試驗模擬不同配比的光纖自感測混雜BFRP索的張拉受力過程，揭示了混雜BFRP索的力學性能特徵以及其中不同材料間的受力差異和協同工作性，探討了光纖感測器在預應力索中的適用性。基於BFRP光纖感測器的製備可行性，提出了光纖自感測混雜BFRP張弦梁基於力學性能和耐久性的設計方法。本研究有助於實現一種智慧型自感測預應力張弦結構，完美地將結構構件的力學性能和智慧型自監測性能綜合高效地結合，對結構從施工到運營的整體監控以及災後加固等具有重要意義。
