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用于土-結(jié)構(gòu)相互作用評估的觸覺壓力傳感器
邁克爾C。帕爾默，P.E.，M.1；托馬斯D。奧洛克，碩士2；納撒尼爾A。奧爾森，S.M.3；Tarek Abdoun，碩士4；大哈，M.5；邁克爾J。奧洛克，P.E.，M.6；
¹ 康奈爾大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院助理研究員，紐約州伊薩卡市，郵編：14853（通訊作者）。
² 紐約州伊薩卡市康奈爾大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院教授，郵編：14853。
³ 紐約州伊薩卡市康奈爾大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院研究生助理，郵編：14853。
紐約州特洛伊市倫斯勒理工學(xué)院土木與環(huán)境工程系副教授，郵編：12180。
5項(xiàng)目巖土工程師，Geocomp Corporation，1145 Massa-chusetts Ave.，Boxborough，MA 01719。
紐約州特洛伊市倫斯勒理工學(xué)院土木與環(huán)境工程系教授，郵編：12180。
注意。本稿于2008年4月7日提交；2008年5月7日批準(zhǔn)；2009年10月15日在線發(fā)布。討論期至2010年4月1日；個別論文必須單獨(dú)提交討論。本文是《巖土工程與地質(zhì)環(huán)境工程學(xué)報(bào)》第135卷第11期2009年11月1日的一部分。
文摘：本文對觸覺式壓力傳感器在巖土工程中的應(yīng)用進(jìn)行了評價(jià)。觸覺壓力傳感器是一個小型傳感單元陣列，稱為傳感器，嵌入在聚合物板或襯墊中，用于測量垂直于板表面的應(yīng)力大小和分布。討論了減小剪切對傳感器測量影響的方法，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這些方法的有效性。對傳感器的時變特性進(jìn)行了評估，并為考慮時變效應(yīng)的測量提供了建議。觸覺壓力傳感器測量響應(yīng)垂直加載和卸載和橫向荷載的全尺寸管道上受大水平地面運(yùn)動的影響，并與獨(dú)立的荷載測量進(jìn)行了比較。傳感器測量用于顯示受大側(cè)向土壤移動影響的管道上的正應(yīng)力分布。
DOI:10.1061/（ASCE）GT.1943-5606.0000143
CE數(shù)據(jù)庫主題詞：土壤-結(jié)構(gòu)相互作用；管道；地震；評估。
介紹
觸覺壓力傳感器是一組小型傳感器，稱為傳感器，嵌入在聚合物板或襯墊中，用于測量與外部施加載荷相關(guān)的法向應(yīng)力分布。它們最初是為支持人工智能而開發(fā)的，但后來被用于工業(yè)和人體工程學(xué)應(yīng)用，包括汽車座椅和剎車片的設(shè)計(jì)（例如，Paikowsky和Hajduk 1997；Tekscan公司，2003年）。
Paikowsky及其同事對觸覺壓力傳感器進(jìn)行了重要的研究（Paikowsky和Hajduk 1997；Paikowsky等人（2000年、2003年、2006年），他們是第一個研究其在巖土工程中的應(yīng)用的人。Paikowsky和Hajduk（1997）報(bào)告了顆粒介質(zhì)中的一系列傳感器試驗(yàn)。他們得出結(jié)論，觸覺壓力傳感器系統(tǒng)提供了正常的應(yīng)力測量在粒狀土壤的精度很好的程度。他們還表明，傳感器測量是敏感的負(fù)荷率，蠕變和滯后卸載時，并提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，幫助量化這些影響。觸覺壓力傳感器已應(yīng)用于測量模型條形基腳下的垂直應(yīng)力（Paikowsky等人，2000年）、顆粒材料中活板門試驗(yàn)期間拱起產(chǎn)生的垂直應(yīng)力分布（Paikowsky等人，2003年）、圓錐形沙堆下的垂直應(yīng)力分布（Paikowsky等人，2006年），以及鐵路軌道傳遞的垂直壓力（Stith 2005）。Paikowsky及其同事開發(fā)了一種校準(zhǔn)裝置，用于將受控顆粒材料壓力應(yīng)用于觸覺壓力傳感器（Paikowsky和Hajduk，1997年），并研究了土壤粒度相對于傳感器尺寸對傳感器測量的影響（Paikowsky等人，2006年）。
傳統(tǒng)的土壤應(yīng)力單元通常記錄相對于實(shí)際土壤應(yīng)力低或高的應(yīng)力，作為應(yīng)力單元剛度、尺寸和長寬比（厚長比）、單元放置程序和其他因素的函數(shù)（例如，Kohl等人1989；鄧尼克利夫1988；Weiler和Kulhawy 1982年；塞利格1964）。由于觸覺壓力傳感器薄，寬，靈活，他們擁有良好的特性方面的縱橫比和剛度。傳感器可適用于土壤應(yīng)力傳感器無法實(shí)現(xiàn)的各種表面幾何形狀，并符合樁、鉆孔豎井、管道和涵洞的曲面。但是，它們也受到與結(jié)構(gòu)和材料特性有關(guān)的限制的影響。剪切應(yīng)力可能會導(dǎo)致聚合物板之間的相對滑動，從而產(chǎn)生孔隙率 |
