[发明专利]采用压电薄膜测量FRP约束混凝土柱主动和被动套箍力的试验方法

权利要求书

1.一种采用压电薄膜测量FRP约束混凝土柱主动和被动套箍力的试验方法，其特征在于：该方法利用压电薄膜的压电效应，即压电薄膜表面输出的电荷量与垂直于表面的压力以及压电薄膜的面积成正比，从而根据外接电路的电荷量的变化可得出压电薄膜的压力，即测得FRP约束混凝土柱的主动和被动套箍力；包括如下步骤：

(1)在FRP约束核心混凝土之前，将厚度仅为28μm，尺寸为0.6cm×3cm，有效面积为1.2cm²，介电常数为110×10^-12的压电薄膜粘贴在核心混凝土的侧壁，在离贴面位置2d～10d处从FRP纤维丝间隙引出导线以输出压电信号，d为开孔直径，目的是为了避免开孔位置的应力集中造成压电薄膜测得的约束力有误差；

(2)通过自锁式预应力装置张拉FRP，给FRP施加一已知的预应力，记录压电薄膜的电信号变化；

(3)计算机分析处理压电薄膜的变化的电信号：根据压电薄膜的压电效应，利用压电薄膜的上下两个电极上聚集的正负电荷量的计算公式(1)：

Q＝A·εσ (1)；

式中，Q为压电薄膜表面输出的电荷量；A为压电薄膜的面积；ε为压电材料介电常数；σ为待测的约束力；通过测定外接电路的电荷量的变化可得出压电薄膜的上下表面受到的压力，即检测出此时FRP约束混凝土柱受到的主动套箍力；

(4)对FRP约束混凝土柱进行轴心受压试验，采用分级加载；在加载初期，每级加载为预估极限荷载的1/10，当FRP约束混凝土柱进入屈服阶段后，每级荷载为极限荷载的1/20，每级持荷时间约2～3min，记录压电薄膜的电信号变化；

(5)再次利用公式(1)，通过实时测定外接电路的电荷量的变化可得出压电薄膜的上下表面受到的压力，即实时检测出此时FRP约束混凝土柱受到的被动套箍力；在FRP约束混凝土柱受荷前期，FRP提供的主动套箍力发挥主要作用；后期荷载较大时，被动套箍力发挥主要作用。