压电智能骨料动态拉应力标定试验研究

张海滨; 侯爽; 欧进萍

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.2021.01.018

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

压电智能骨料动态拉应力标定试验研究

论文 | 更新时间：2025-09-25

- 压电智能骨料动态拉应力标定试验研究
- Experimental Study on Dynamic Tensile Stress Calibration of Smart Aggregate
- 防灾减灾工程学报 2021年41卷第1期页码：147-151
- 作者机构：
  
  1.哈尔滨工业大学（深圳）土木与环境工程学院，广东深圳 518055
  2.华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510641
  3.哈尔滨工业大学土木工程学院，黑龙江哈尔滨 150090
- 作者简介：
  
  张海滨(1988— )，男，在站博士后。主要从事钢筋混凝土地震局部损伤监测研究。E⁃mail:zhanghb01@gmail.com
- 基金信息：
  
  中国博士后科学基金(2017M621281);哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室开放基金基金项目(HITCE201710);国家自然科学基金项目(51678250;U1709207)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.2021.01.018
  中图分类号： TU375
- 收稿：2019-01-04，
  
  修回：2019-01-17，
  
  纸质出版：2021-02-15
- 稿件说明：
移动端阅览
张海滨,侯爽,欧进萍.压电智能骨料动态拉应力标定试验研究[J].防灾减灾工程学报,2021,41(01):147-151.

ZHANG Haibin,HOU Shuang,OU Jinping.Experimental Study on Dynamic Tensile Stress Calibration of Smart Aggregate[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(01):147-151.
张海滨,侯爽,欧进萍.压电智能骨料动态拉应力标定试验研究[J].防灾减灾工程学报,2021,41(01):147-151. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.2021.01.018.

ZHANG Haibin,HOU Shuang,OU Jinping.Experimental Study on Dynamic Tensile Stress Calibration of Smart Aggregate[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(01):147-151. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.2021.01.018.

摘要

为了监测混凝土内部受拉开裂损伤，提出了混凝土内部拉应力监测压电智能骨料，并对其进行了动态拉应力标定试验研究。首先，制备4个压电智能骨料受拉试件，建立拉应力监测系统；其次，对压电智能骨料施加往复拉应力，标定得到其灵敏度系数；然后，对压电智能骨料试件施加单调荷载直至其受拉破坏，得到其抗拉强度及输出的电压信号，对比了破坏过程的实际与监测荷载。结果表明，往复荷载作用下，SA输出与输入荷载呈良好的线性关系，SA的灵敏度系数一致性较好；单调荷载作用下，各SA抗拉强度均高于混凝土抗拉强度。综上，压电智能骨料有潜力应用于混凝土内部的拉应力监测。

Abstract

This paper proposed a smart aggregate （SA） sensor for tensile stress monitoring， which can be used to monitor tensile damage in concrete structures. The dynamic tensile stress calibration test was carried out on the sensors. Firstly， four test specimens with SAs were prepared and the tensile stress monitoring system was established. After that， cyclic tensile loads were applied on the SAs， and the sensitivities of SAs were obtained. Finally， monotonic loads were applied on the SAs till its failure. The tensile strength of SAs and their output voltages were obtained. The actual and measured loads were compared with each other. It can be found that there is a good linear relationship between the SA output and the applied load during cyclic reverse loading. Additionally， the sensitivities of SAs are in good consistence. The tensile strength for each SA is larger than the concrete tensile strength in monotonic loading. The test results indicate that the SA has the potential for internal tensile stress monitoring of concrete structures.

关键词

Keywords

references

Feng J ， Fu G ， Belarbi D J . Measurement of concrete internal strain using a three-dimensional transducer system ［J］. Experimental Mechanics ， 2005 ， 45 （ 5 ）： 467 - 475 .

Tennyson R C ， Mufti A A ， Rizkalla S ， et al . Structural health monitoring of innovative bridges in Canada with fiber optic sensors ［J］. Smart Materials and Structures ， 2001 ， 10 （ 3 ）： 560 - 573 .

Han B G ， Yu X ， Zhang K ， et al . Sensing properties of CNT-filled cement-based stress sensors ［J］. Journal of Civil Structural Health Monitoring ， 2011 ， 1 （ 1/2 ）： 17 - 24 .

Ou J P ， Han B G . Piezoresistive cement-based strain sensors and self-sensing concrete components ［J］. Journal of Intelligent Material Systems & Structures ， 2009 ， 20 （ 3 ）： 329 - 336 .

Sun M Q ， Liew R J Y ， Zhang M H ， et al . Development of cement-based strain sensor for health monitoring of ultra high strength concrete ［J］. Construction and Building Materials ， 2014 ， 65 ： 630 - 637 .

Galao O ， Baeza F J ， Zornoza E ， et al . Strain and damage sensing properties on multifunctional cement composites with CNF admixture ［J］. Cement and Concrete Composites ， 2014 ， 46 ： 90 - 98 .

Song G ， Gu H C ， Mo Y L . Smart aggregates： multi-functional sensors for concrete structures—a tutorial and a review ［J］. Smart Materials and Structures ， 2008 ， 17 （ 3 ）： 33001 .

杨晓明 . 土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法研究［D］. 天津：天津大学， 2006 .

Yang X M . Research on performance monitoring system and damage identification method for civil engineering structures ［D］. Tianjin ： Tianjin University ， 2006 . （in Chinese）

Hou S ， Zhang H B ， Ou J P . A PZT-based smart aggregate for compressive seismic stress monitoring ［J］. Smart Materials and Structures ， 2012 ， 21 （ 10 ）： 105035 .

Hou S ， Zhang H B ， Ou J P . A PZT-based smart aggregate for seismic shear stress monitoring ［J］. Smart Materials and Structures ， 2013 ， 22 （ 6 ）： 65012 .

Zhang H B ， Hou S ， Ou J P . Smart aggregate-based seismic stress monitoring system using a specially designed charge amplifier ［J］. Journal of Intelligent Material Systems and Structures ， 2016 ， 27 （ 3 ）： 418 - 426 .

Hou S ， Zhang H B ， Ou J P . SA-based concrete seismic stress monitoring： a case study for normal strength concrete ［J］. Smart Materials and Structures ， 2016 ， 25 （ 9 ）： 95041 .

Zhang H B ， Hou S ， Ou J P . Smart aggregates for monitoring stress in structural lightweight concrete ［J］. Measurement ， 2018 （ 122 ）： 257 - 263 .

Zhang H B ， Hou S ， Ou J P . Feasibility of SA⁃based concrete seismic stress monitoring for high-strength concrete ［J］. Journal of Intelligent Material Systems and Structures ， 2017 ， 28 （ 17 ）： 2428 - 2436 .

Zhang H B ， Hou S ， Ou J P . Validation of finite element model by smart aggregate-based stress monitoring ［J］. Sensors ， 2018 ， 18 （ 11 ）： 4062 .

张海滨 . 基于压电智能骨料的钢筋混凝土结构地震应力监测方法［D］. 大连：大连理工大学， 2012 .

Zhang H B . Seismic stress monitoring for RC structures based on piezoelectric smart aggregates ［D］. Dalian ： Dalian University of Technology ， 2012 . （in Chinese）

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

剪应力压电智能骨料标定方法研究

越江电力地下综合管廊结构横向抗震性能研究

冻融循环作用后钢筋混凝土电化学除氯效果研究