光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線的研制及應(yīng)用

蘭春光，王天昊，劉 航，歐進(jìn)萍

光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線的研制及應(yīng)用

蘭春光1，2，王天昊3，劉 航2，歐進(jìn)萍4

（1.北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，100081北京；2.北京市建筑工程研究院有限責(zé)任公司，100039北京；3.北京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院，100081北京；4.哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，150090哈爾濱）

針對(duì)緩粘結(jié)鋼絞線應(yīng)力監(jiān)測(cè)用傳感器和布設(shè)工藝的缺陷，本文基于光纖光柵傳感技術(shù)特性，綜合考慮緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)制作了一種可實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力狀態(tài)自監(jiān)測(cè)的光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線.并將其應(yīng)用于某禮堂改造工程緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土單向樓板內(nèi)，驗(yàn)證了新型光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線的有效性和可靠性.結(jié)果表明：該緩粘結(jié)智能鋼絞線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、機(jī)理明確；與普通鋼絞線相比其力學(xué)性能有所下降，極限抗拉強(qiáng)度約為普通鋼絞線的88%；其主要傳感性能指標(biāo)，如遲滯、重復(fù)性、線性度、總精度等均小于3%.通過(guò)實(shí)際工程驗(yàn)證了該新型智能鋼絞線施工工藝簡(jiǎn)單易行，魯棒性能夠滿足實(shí)際工程預(yù)應(yīng)力損失長(zhǎng)期監(jiān)測(cè).

光纖光柵；緩粘結(jié)鋼絞線；預(yù)應(yīng)力損失；監(jiān)測(cè)評(píng)估

緩粘結(jié)技術(shù)沿用無(wú)粘結(jié)技術(shù)的生產(chǎn)工序、設(shè)備、施工工藝等，具有無(wú)粘結(jié)技術(shù)施工簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，同時(shí)由于采用緩凝膠代替無(wú)粘結(jié)技術(shù)中的油脂，隨著時(shí)間的推移，緩凝劑將會(huì)固化，從而將預(yù)應(yīng)力鋼絞線、聚乙烯外套、波紋管、混凝土結(jié)構(gòu)緊密結(jié)合在一起，使其協(xié)同變形，達(dá)到類似有粘結(jié)技術(shù)的結(jié)構(gòu)承載模式，與無(wú)粘結(jié)技術(shù)相比更加安全可靠.緩粘結(jié)技術(shù)綜合了無(wú)粘結(jié)技術(shù)的加工工藝和有粘結(jié)技術(shù)的承載模式方面的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)階段得到了廣泛研究并在實(shí)際預(yù)應(yīng)力工程中得以開(kāi)展應(yīng)用［2-3］.

考慮緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的承力特點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力筋內(nèi)預(yù)應(yīng)力度為緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)的關(guān)鍵問(wèn)題，其直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全和功能實(shí)現(xiàn).然而現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外針對(duì)預(yù)應(yīng)力筋實(shí)際預(yù)應(yīng)力度的監(jiān)測(cè)手段十分匱乏，對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的實(shí)際預(yù)應(yīng)力度仍然主要依靠施工經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行預(yù)估，很難保證其與實(shí)際結(jié)構(gòu)較好吻合［4-9］.如果過(guò)高估計(jì)預(yù)應(yīng)力損失，將導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力沒(méi)有得到較好應(yīng)用，相反地，如果過(guò)低估計(jì)了預(yù)應(yīng)力損失將為結(jié)構(gòu)安全埋下隱患.因此，研制滿足緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)的具有良好線性度和重復(fù)性、較高精度和靈敏度、抗疲勞、耐腐蝕等特性的傳感器是亟待解決的問(wèn)題［10-11］.

本文基于光纖光柵傳感技術(shù)特性［12］，針對(duì)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作了滿足緩粘結(jié)鋼絞線的預(yù)應(yīng)力全壽命監(jiān)測(cè)需要的光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線，并將其應(yīng)用于實(shí)際工程中驗(yàn)證了此新型緩粘結(jié)智能鋼絞線的有效性和可靠性.

1 緩粘結(jié)智能鋼絞線的研制

1.1 基本結(jié)構(gòu)與原理

考慮緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)力長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)需要，光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線應(yīng)具備布設(shè)簡(jiǎn)便，可沿用現(xiàn)有預(yù)應(yīng)力張拉錨固工具；耐久性強(qiáng)，滿足預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)全壽命監(jiān)測(cè)需要；長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，可實(shí)現(xiàn)全壽命絕對(duì)測(cè)量.根據(jù)以上需求，本文研制的光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線主要包括以下幾個(gè)部分:1）封裝有光纖光柵傳感元件的增強(qiáng)纖維復(fù)合筋，2）提高增強(qiáng)纖維復(fù)合筋抗擠壓能力的高延性銅箔片，3）與智能傳感筋構(gòu)成鋼絞線主體的普通鋼絞線外絲、緩粘結(jié)劑、外層PE等（圖1為光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線示意圖）.

圖1 光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線結(jié)構(gòu)示意

當(dāng)光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線代替普通鋼絞線應(yīng)用于實(shí)際結(jié)構(gòu)中后，借助端部錨具的錨固效應(yīng)，智能鋼絞線內(nèi)智能傳感筋將和普通鋼絞線外絲協(xié)同變形.考慮智能傳感筋為一根與整體鋼絞線相協(xié)調(diào)的直筋，那么，智能傳感筋的應(yīng)變與整體鋼絞線的應(yīng)變是相等的.通過(guò)智能傳感筋內(nèi)的光纖光柵傳感元件，可獲得智能傳感筋的應(yīng)變（即鋼絞線應(yīng)變）.再根據(jù)胡克定律，智能鋼絞線中傳感器測(cè)試得預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力值為

式中:EIC、ΔλB、αε分別為緩粘結(jié)智能鋼絞線的彈性模量、光纖光柵中心波長(zhǎng)變化值、軸向應(yīng)變與中心波長(zhǎng)變化系數(shù)．

1.2 制作過(guò)程

纖維增強(qiáng)復(fù)合傳感筋（FRP）和緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線均有其成熟的制備工藝和加工設(shè)備，為了減少緩粘結(jié)智能鋼絞線制作難度和加工成本，將現(xiàn)有的兩種制備技術(shù)無(wú)損融合成為此處的研究重點(diǎn).緩粘結(jié)智能鋼絞線的制作步驟主要有:1）根據(jù)預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)需要確定光纖光柵傳感元件位置，而后將光纖光柵傳感元件在增強(qiáng)纖維復(fù)合傳感筋拉制過(guò)程中布設(shè)于傳感筋中部，制成滿足實(shí)際工程監(jiān)測(cè)需要的智能傳感筋；2）采用制備好的智能傳感筋代替鋼絞線中絲，經(jīng)由對(duì)普通鋼絞線的拆分和再組裝制成智能鋼絞線；3）將智能鋼絞線經(jīng)由緩粘結(jié)鋼絞線制備設(shè)備拉制成緩粘結(jié)智能鋼絞線［13］.緩粘結(jié)智能鋼絞線成品見(jiàn)圖2.

圖2 光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線成品

1.3 性能分析

1）力學(xué)性能.緩粘結(jié)智能鋼絞線不僅僅作為傳感器使用，為了減少對(duì)原結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)和便于施工，力求將智能鋼絞線代替普通緩粘結(jié)鋼絞線使用，因此對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行研究十分必要.為了考察智能鋼絞線和普通鋼絞線在力學(xué)性能方面的差異，做如下實(shí)驗(yàn).試件選擇為標(biāo)距700 mm的2根智能鋼絞線和1根普通鋼絞線.為了盡可能還原鋼絞線的實(shí)際工作環(huán)境，同時(shí)為了防止鋼絞線與鉗口滑移，先將試件兩端采用單孔錨具（柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司的YM15型錨具）錨固后放入試驗(yàn)機(jī)鉗口中進(jìn)行張拉.試驗(yàn)加載設(shè)備為L(zhǎng)YE-600A拉伸試驗(yàn)機(jī)，加載速度為3 mm／min.試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖3.

圖3 力學(xué)性能試驗(yàn)裝置

采用試驗(yàn)獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按照GB／T 5224—2003《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》計(jì)算光纖光柵智能鋼絞線和普通鋼絞線的力學(xué)性能指標(biāo).由計(jì)算結(jié)果可知，試件中的智能鋼絞線的極限抗拉強(qiáng)度均超過(guò)1 660 MPa，約為普通鋼絞線極限抗拉強(qiáng)度（1 890 MPa）的88%，遠(yuǎn)大于普通鋼絞線的張拉控制力（約極限抗拉強(qiáng)度的70%）.從而能說(shuō)明緩粘結(jié)智能鋼絞線代替普通緩粘結(jié)鋼絞線作為受力筋使用是可行的.

2）傳感性能.傳感特性仍然是緩粘結(jié)智能鋼絞線最主要的工作特性.為了刻畫(huà)緩粘結(jié)智能鋼絞線的傳感性能指標(biāo)，做如下實(shí)驗(yàn).試件為含有一個(gè)光纖光柵傳感器的3 m長(zhǎng)智能鋼絞線；試驗(yàn)荷載通過(guò)千斤頂和反力架逐級(jí)施加，每級(jí)為10 kN，試驗(yàn)荷載最大值為150 kN，加載到荷載最大值后以相同的級(jí)步卸載至無(wú)力狀態(tài)，重復(fù)5個(gè)循環(huán).光纖光柵波長(zhǎng)數(shù)據(jù)采用Si720解調(diào)儀進(jìn)行采集，試驗(yàn)力采用安裝于千斤頂和反力架之間的電阻應(yīng)變式壓力傳感器獲得，試驗(yàn)裝置見(jiàn)圖4.

圖4 傳感性能試驗(yàn)裝置

圖5為緩粘結(jié)智能鋼絞線標(biāo)定試驗(yàn)結(jié)果圖.智能鋼絞線測(cè)試最大應(yīng)變可達(dá)8.4×10-3以上，已超過(guò)鋼絞線的一般工作應(yīng)變.張拉力從無(wú)力狀態(tài)達(dá)到最大控制力的整個(gè)過(guò)程中，測(cè)試得荷載-應(yīng)變曲線具有良好的線性度和重復(fù)性，從而說(shuō)明智能復(fù)合傳感筋與外層鋼絲是協(xié)同變形的.采用標(biāo)定數(shù)據(jù)，根據(jù)GB／T 18459—2001《傳感器主要靜態(tài)性能指標(biāo)計(jì)算方法》計(jì)算得該智能鋼絞線的遲滯、重復(fù)性、線性度、總精度等均小于3%，完全可以滿足實(shí)際緩粘結(jié)鋼絞線預(yù)應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測(cè)需要.

圖5 智能鋼絞線荷載-應(yīng)變曲線

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

本工程為甲類劇場(chǎng)建筑，地上三層，地下三層，總建筑面積55 623 m2.本工程采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)體系，樓層采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁、板結(jié)構(gòu).為了滿足結(jié)構(gòu)承載力、變形和抗裂要求，部分大跨度頂板和舞臺(tái)部分大跨度梁采用緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù).緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋采用F15.2高強(qiáng)1860級(jí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線，其標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度f(wàn)ptk=1 860 N／mm2，預(yù)應(yīng)力筋張拉控制應(yīng)力σcon=1 302 N／mm2（施工時(shí)超張拉3%）.工程中緩粘結(jié)鋼絞線為單端張拉體系，固定端為擠壓式錨具，張拉端為夾片式錨具.

2.2 監(jiān)測(cè)方案的設(shè)計(jì)與實(shí)施

本工程中緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線為重要構(gòu)件，對(duì)于結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全起著重要作用；同時(shí)預(yù)應(yīng)力損失是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)法避免的，也是重要的影響因素，因此準(zhǔn)確及時(shí)掌握預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板的預(yù)應(yīng)力損失值及其變化特征至關(guān)重要.考慮工程實(shí)際特點(diǎn)和預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)測(cè)需要，在工程地下一層頂板的21根緩粘結(jié)鋼絞線中選擇2根布設(shè)智能鋼絞線，以及三層頂板的10根緩粘結(jié)鋼絞線中選擇5根布設(shè)智能鋼絞線.其具體施工過(guò)程主要包括緩粘結(jié)智能鋼絞線的安裝、張拉和保護(hù).

2.2.1 緩粘結(jié)智能鋼絞線的安裝

待空心樓板底面模板施工完畢，并經(jīng)檢查驗(yàn)收合格后進(jìn)行力筋的綁扎和定位.其中緩粘結(jié)智能鋼絞線安裝的施工步驟分為普通鋼筋和普通鋼絞線綁扎，緩粘結(jié)智能鋼絞線入模和定位，以及引線保護(hù)三個(gè)步驟，各步驟注意事項(xiàng)如下:

1）普通鋼筋和鋼絞線的綁扎.按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行普通鋼筋和鋼絞線的綁扎，綁扎結(jié)束后對(duì)普通鋼筋和鋼絞線的直徑、間距、束形和失高等進(jìn)行認(rèn)真檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即改正，并及時(shí)進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收；

2）緩粘結(jié)智能鋼絞線入模和定位.待板內(nèi)普通鋼筋和普通緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線綁扎成型后，按設(shè)計(jì)位置將緩粘結(jié)智能鋼絞線入模；過(guò)程中，應(yīng)避免已綁扎完鋼筋和預(yù)應(yīng)力束上突出物劃傷刮破緩粘結(jié)智能鋼絞線，并小心保護(hù)智能鋼絞線的引線，防止其因刮碰而至損壞；

3）智能鋼絞線引線的保護(hù).智能鋼絞線的引線和跳線頭是之后測(cè)試的必須條件，為了防止其在后續(xù)的混凝土澆筑和其他施工過(guò)程中損壞，應(yīng)采取必要措施對(duì)其進(jìn)行保護(hù)；并在明顯位置粘貼警示標(biāo)志.預(yù)應(yīng)力空心樓板的鋼筋綁扎固定和引線保護(hù)結(jié)束，并經(jīng)隱蔽工程驗(yàn)收后即可澆筑混凝土.緩粘結(jié)智能鋼絞線的安裝流程見(jiàn)圖6.

圖6 緩粘結(jié)智能鋼絞線的安裝流程

2.2.2 緩粘結(jié)智能鋼絞線的張拉

本工程空心樓板內(nèi)緩粘結(jié)鋼絞線為單端張拉，固定端錨具選用JN15-1型擠壓錨，張拉端錨具選用OM15-1型單孔夾片錨，張拉設(shè)備為北京市建筑工程研究院生產(chǎn)的YCJ26型前置內(nèi)卡式穿心千斤頂.待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%時(shí).按設(shè)計(jì)張拉順序要求對(duì)緩粘結(jié)鋼絞線張拉錨固；張拉順序?yàn)?→20 kN（10%張拉力）→120 kN（70%張拉力）→放張→重新施力至180 kN（設(shè)計(jì)張拉力）→錨固；在張拉過(guò)程的每個(gè)荷載級(jí)別和受力階段記錄智能鋼絞線內(nèi)光纖光柵中心波長(zhǎng)值、油壓表值和油缸拉伸量；錨固完成后撤除千斤頂，初步檢查智能鋼絞線監(jiān)測(cè)結(jié)果和鋼絞線滑絲量是否在允許范圍以內(nèi)，如超出則需補(bǔ)張拉.為了抵抗施工階段和服役階段各因素引起的智能鋼絞線引線的損壞，而致使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無(wú)法正常工作，應(yīng)對(duì)智能鋼絞線的引出線部分進(jìn)行必要保護(hù).張拉施工照片見(jiàn)圖7.

圖8 張拉過(guò)程中智能鋼絞線應(yīng)力變化曲線

圖7 緩粘結(jié)智能鋼絞線張拉施工

2.3 預(yù)應(yīng)力損失監(jiān)測(cè)階段性成果

2.3.1 施工階段

利用智能鋼絞線對(duì)預(yù)應(yīng)力混凝土空心樓板張拉過(guò)程中預(yù)應(yīng)力鋼筋應(yīng)力變化規(guī)律和張拉結(jié)束后的瞬時(shí)預(yù)應(yīng)力損失進(jìn)行監(jiān)測(cè).圖8為預(yù)應(yīng)力空心樓板張拉過(guò)程中鋼絞線的應(yīng)力演化規(guī)律.

智能鋼絞線的張拉過(guò)程中，除了常規(guī)鋼絞線的張拉和錨固設(shè)備外，并未增加額外設(shè)備，且張拉工藝流程與常規(guī)施工方法相同，簡(jiǎn)單易行.圖8中FBG1、FBG2、FBG3、FBG4表示智能鋼絞線內(nèi)光纖光柵傳感器，位置沿著梁長(zhǎng)均勻分布，其排序依次為從固定端至張拉端.可以看到，位于張拉端的光纖光柵傳感器測(cè)試得預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)力值隨著張拉荷載的增大線性增加，線性相關(guān)性系數(shù)為99.95%.從張拉端至固定端均勻分布的4個(gè)光纖光柵傳感器達(dá)到張拉控制力時(shí)的測(cè)試應(yīng)力值以從大到小的順序排列，究其原因是本工程受到天氣和人為因素影響，工期被推遲，早早制作完成的緩粘結(jié)鋼絞線內(nèi)緩粘結(jié)凝膠已經(jīng)開(kāi)始失去流動(dòng)性，從而增大了鋼絞線的摩擦效應(yīng).

表2為根據(jù)智能鋼絞線內(nèi)光纖光柵的測(cè)試結(jié)果，計(jì)算得空心樓板張拉階段緩粘結(jié)智能鋼絞線預(yù)應(yīng)力瞬時(shí)損失值.考慮摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失機(jī)理和特點(diǎn)可知，摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失張拉端為零，從張拉端開(kāi)始隨著預(yù)應(yīng)力筋長(zhǎng)度和曲線線性的變化逐漸增大，表中光纖光柵傳感器測(cè)試得各位置摩擦引起的預(yù)應(yīng)力損失（σl1）測(cè)試值符合這一變化規(guī)律；相應(yīng)地考慮錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失機(jī)理和特性，這部分預(yù)應(yīng)力損失受到反摩阻的影響，在張拉端最大（因張拉端反摩阻為零），而后沿著筋長(zhǎng)逐漸減少，表中光纖光柵傳感器測(cè)試得各位置錨具變形引起的預(yù)應(yīng)力損失（σl2）測(cè)試值符合這一變化規(guī)律，并且可以看到距離張拉端最遠(yuǎn)的光纖光柵傳感器的測(cè)試結(jié)果為0 MPa，說(shuō)明此空心樓板的預(yù)應(yīng)力筋錨固回縮影響范圍小于梁長(zhǎng).鋼絞線最大的瞬時(shí)損失發(fā)生在錨固端位置，其值為167 MPa.

表2 預(yù)應(yīng)力瞬時(shí)損失計(jì)算過(guò)程與結(jié)果

2.3.2 無(wú)外力作用階段

預(yù)應(yīng)力鋼筋張拉錨固后，雖然預(yù)應(yīng)力空心樓板并未承力，但是伴隨著混凝土的收縮徐變和預(yù)應(yīng)力筋的松弛，預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失已開(kāi)始發(fā)展，采用智能鋼絞線中光纖光柵傳感器數(shù)據(jù)分析預(yù)應(yīng)力空心樓板無(wú)外力作用階段預(yù)應(yīng)力損失演化規(guī)律，見(jiàn)圖9.預(yù)應(yīng)力空心樓板緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的長(zhǎng)期損失隨著時(shí)間的增加而逐漸增大，且前期（約2 d左右）的變化率較大，2 d后逐漸趨于平緩.10 d后的最終預(yù)應(yīng)力損失值為23 MPa.

圖9 預(yù)應(yīng)力長(zhǎng)期損失演化規(guī)律

3 結(jié) 語(yǔ)

本文基于光纖光柵傳感技術(shù)特性，綜合考慮緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)制作了一種可實(shí)現(xiàn)預(yù)應(yīng)力狀態(tài)自監(jiān)測(cè)的光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線.并將其應(yīng)用于某禮堂改造工程緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土單向樓板內(nèi)，驗(yàn)證了新型光纖光柵緩粘結(jié)智能鋼絞線的有效性和可靠性.結(jié)果表明:該緩粘結(jié)智能鋼絞線融合機(jī)理明確、技術(shù)可行，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工方便；與普通鋼絞線相比其力學(xué)性能有所下降，極限抗拉強(qiáng)度約為普通鋼絞線的88%；其主要傳感性能指標(biāo)，如遲滯、重復(fù)性、線性度、總精度等均小于3%.通過(guò)實(shí)際工程驗(yàn)證了該新型智能鋼絞線施工工藝簡(jiǎn)單易行，魯棒性能夠滿足實(shí)際工程預(yù)應(yīng)力損失長(zhǎng)期監(jiān)測(cè).

［1］張建玲，宋玉普，劉毅.緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土梁抗裂和裂縫閉合性能［J］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（12）:128-132.

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（編輯 趙麗瑩）

Development and application of FBG retard-bonded smart steel strands

LAN Chunguang1，2，WANG Tianhao3，LIU Hang2，OU Jinping4
（1.School of Civil Engineering，Beijing Jiaotong University，100081 Beijing，China；2.Beijing Building Constucture Research Institute，100039 Beijing，China；3.School of Automation，Beijing Institute of Technology，100081 Beijing，China；4.School of Civil Engineering，Harbin Institute of Technology，150090 Harbin，China）

In this paper，in order to solve the defects of sensors and distributed process for monitoring the stress of retard-bonded steel strand，according to characteristics of retard-bonded prestressed concrete and optical fiber sensing，novel self-monitoring retard-bonded smart steel strand was designed and manufactured. Then the FBG retard-bonded smart steel strand were applied to a retard-bonded prestressed one-way slab in a Hall，and the availability and reliability of the novel smart steel strands was verified.The results show that the retard-bonded smart steel strands have simple structure and definite mechanism.The mechanical properties of the smart steel strand are lower than ones of ordinary steel strand，and the smart strand has the ultimate tensile strength of about 88%of common strand，and the sensing properties（hysteresis，repeatability，linearity，and total accuracy）are less than 3%.It has been verified that the novel smart steel strand have the advantages of simple and easy construction process by the application in the practical project.And the robustness of the novel smart strand can meet the long-term monitoring for prestress losses in the practical engineering.

optical fiber bragg grating；retard-bonded steel strand；loss of prestress；monitoring and evaluation

TU378

A

0367-6234（2014）06-0100-05

2013-10-25.

國(guó)家博士后科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2014M550020）；北京市博士后基金資助項(xiàng)目（2013zz-95）.

蘭春光（1979—），男，博士后；歐進(jìn)萍（1959—），男，博士生導(dǎo)師，中國(guó)工程院院士.

蘭春光，lcg98011210＠163.com.