基于Arduino的SMA丝材智能修复损伤钢筋混凝土梁试验研究

为修复钢筋混凝土梁在使用阶段中由于材料老化、裂缝开展等原因造成的损伤,提出一种基于Arduino智能平台和形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA,具有形状记忆效应和超弹性特性)的智能修复控制系统,根据挠度及裂缝控制原理,设计智能修复控制装置。该装置由输入模块、处理模块和输出模块组成,当检测到钢筋应变超过限值时,输出模块升高SMA丝材温度对梁体进行修复。为验证该智能修复装置的修复性能,设计对比梁A(无修复装置)与试验梁B(加装智能修复控制装置),在加载过程中对试验梁B进行3次修复,对2根梁的跨中挠度、钢筋应变及裂缝宽度等进行对比分析。结果表明:破坏时试验梁B的跨中挠度、裂缝宽度均小于对比梁A,并且在3次修复中试验梁B的跨中挠度、裂缝宽度和钢筋应变最大回复率分别为31.0%、47.0%和71.5%。说明该智能修复控制装置可以监测试验梁受损情况并激发SMA材料对试验梁实施修复,实现钢筋混凝土梁的智能修复。

碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究及抗弯承载力计算

进行了6根碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁和2根对比混凝土梁的抗弯性能试验研究,分析了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的破坏机理,研究了荷载历史对加固梁极限荷载的影响。试验结果表明,粘贴碳纤维布可以有效地提高加固梁的抗弯承载能力。无论荷载历史如何,只要梁承受的初始荷载相同,梁破坏时的极限荷载基本相同。梁端锚固对加固梁的极限荷载影响不明显。根据不同的破坏模式,提出了碳纤维布加固已承受荷载的钢筋混凝土梁的承载力计算方法,给出了工程实用计算公式。

SMA/预应力CFRP片材增强混凝土梁全过程受力性能分析

为验证通过形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)丝材升温产生回复应力形成预应力碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)片材增强技术的效果,开展了增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究。制作了引入预应力分别为100MPa和200 MPa的抗弯性能试件,对试验梁的破坏模式、荷载-挠度曲线及应变发展过程进行分析,提出了增强梁受弯全过程受力分析方法。结果表明:在屈服阶段和强化段进行加卸载循环,SMA丝材在不同预应变下的应力-应变加卸载关系曲线形式基本一致;当SMA丝材预应变为10%时,最大回复应力达到448.5MPa;同样预应变条件下,通过升温回复的方式将预应力引入CFRP片材中,最大回复应力降低了37.8%~39.5%;增强梁的开裂弯矩和屈服弯矩均有显著提升。由于CFRP片材发生端部剥离破坏,预应力效应并没有很好地限制裂缝的发展,刚度提升有限。计算结果与试验结果吻合较好,证明所提出的受弯全过程分析方法可以用于SMA丝材升温产生回复应力形成预应力CFRP片材增强梁的受弯力学性能预测。

后张预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁预应力损失试验及计算方法研究

该文进行4根预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁预应力损失试验研究。在试验研究的基础上,基于国内外相关的混凝土结构规范给出预应力损失计算方法。为验证计算方法的有效性,对该文和其他学者的试验结果进行比较分析。试验结果表明,放张过程中预应力碳纤维布与锚具间滑移及锚具变形造成的瞬时损失是主要部分,占初始预应力的12.6%～18.2%,而时间依存的损失仅为初始预应力的2.3%～3.9%。胶体的养护时间对瞬时损失具有一定的影响。计算结果表明,该文建立的计算方法与试验值吻合较好,可以较有效地预测预应力损失。

考虑滑移的钢-混凝土组合梁有限单元法

利用考虑滑移的钢-混凝土组合梁单元,建立了考虑滑移的钢-混凝土组合梁有限单元法.在粘结剪力和滑移微分控制方程的基础上,建立了关于组合梁单元杆端未知力的力法方程.在力法方程的基础上,给出了组合梁单元的刚度矩阵、杆端位移向量及杆端荷载向量并建立了刚度方程.为验证有限单元法的正确性,对试验梁进行了跨中挠度、沿梁高应变分布及梁端滑移的计算分析.计算结果表明,所建立的考虑滑移的钢-混凝土组合梁有限单元法与试验值吻合较好,计算结果可靠.

玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究

对19根尺寸为150mm×250mm×2700mm玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁进行了试验研究.试验中考虑了混凝土等级、配筋率、加固量、剪跨比、有无锚固条、粘贴长度6个变化参数.试验结果表明,经玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力提高较多,加固效果明显.混凝土强度、配筋率、加固量、梁剪跨区或梁端有无锚固条对极限荷载有显著影响.加固量、剪跨比、锚固条、粘贴长度对梁的破坏形态也有影响.对于剪跨比小的加固梁,锚固条不仅可以防止发生剥离破坏,而且还改善了梁的延性.要有足够的粘贴长度以避免发生剥离破坏.提出了数值分析方法,计算结果与试验数据吻合较好.

钢-混凝土组合梁混凝土收缩徐变的增量微分方法

为深入了解混凝土收缩徐变对钢-混凝土组合梁力学性能的影响,采用随时间变化的换算弹性模量法建立了钢-混凝土组合梁混凝土收缩徐变的增量微分模型,得到了组合梁内力、挠度和钢-混凝土界面滑移的微分控制方程.根据边界条件,给出了内力、变形及钢-混凝土界面滑移等各项力学性能指标的闭合解.为验证增量微分方法的正确性,对试验梁和算例梁进行了跨中挠度-时间曲线、沿梁高应变分布及梁端钢-混凝土界面滑移的计算分析.计算结果表明,所建立的增量微分法与试验值和其他计算方法的计算结果吻合较好,可以有效地预测钢-混凝土组合梁的长期力学性能.

湿技术条件下GFRP板-混凝土界面黏结性能试验研究

进行湿技术条件下GFRP板与混凝土界面黏结性能试验。在试验研究的基础上,建立预测界面黏结强度和黏结剪应力-滑移本构关系模型并与试验结果进行比较分析。试验结果表明,湿技术条件下试件的破坏层位于砂浆层,GFRP板上黏结有细骨料颗粒;混凝土浇筑时机、混凝土龄期及界面形式对界面剥离荷载影响显著。混凝土浇筑时机为30min时,界面剥离荷载达到最大值;剥离荷载随着混凝土龄期的增加而增大。计算结果表明,建立的预测模型与试验值吻合较好,可以有效地预测湿技术条件下界面的黏结强度和黏结剪应力-滑移关系曲线。

玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁端部粘结剪应力试验研究及端部应力分析

进行了 7根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁剥离试验研究。试验结果表明 ,玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力显著提高 ,发生剥离破坏的试验梁极限荷载相对地有所降低。根据试验结果 ,建立了纤维布端部粘结剪应力的试验分析方法 ,并对粘结剪应力的分布进行了分析。建立了纤维布端部粘结剪应力、剥离正应力及剥离荷载的计算方法 ,分析了参数对剥离荷载的影响 ,并给出了简化计算公式。

FRP加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法研究

在FRP加固钢筋混凝土梁抗剪试验的基础上,系统地总结了已有的FRP加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法。通过与大量试验数据的比较,指出了已有计算方法的不足之处。在统计试验梁试验结果的基础上,综合考虑开裂角度、配箍率、剪跨比的影响,对Ahmed的有效应变计算模式进行了修正,提出了修正的FRP加固钢筋混凝土梁抗剪计算模式。经过与试验值的对比,证明本文提出的修正计算模式与试验值吻合良好。

玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁延性分析

为了确定玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁延性降低的程度,进行了9根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁和3根对比梁的试验研究.试验中考虑了混凝土立方体抗压强度、加固量、剪跨比和纵向受拉钢筋配筋率4个变化参数.试验结果表明,加固量、剪跨比、配筋率对加固梁的延性影响显著.根据试验结果,建立了加固梁截面延性分析的试验方法,提出了玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁延性折减系数,给出了折减系数的统计值.在钢筋混凝土梁延性分析的基础上,根据不同的破坏形态建立了玻璃纤维布加固钢筋混凝土梁延性计算方法,分析了影响延性的主要因素.

FRP加固钢筋混凝土梁非线性有限元分析

在GFRP布加固钢筋混凝土梁受弯试验的基础上,考虑钢筋、混凝土的材料非线性行为,采用有限元法对FRP加固钢筋混凝土梁的受弯力学性能进行了数值模拟和分析,并与试验结果进行了比较.根据计算结果,分析了FRP加固钢筋混凝土梁的极限荷载、剥离荷载、FRP的应变分布、FRP端部区应力分布情况及受力机理.分析结果表明,非线性有限元法可以很好地模拟FRP加固钢筋混凝土梁的受力性能,并能预测FRP加固钢筋混凝土梁发生剥离破坏的荷载.

新老混凝土组合梁混凝土收缩徐变试验研究

进行了预应力作用下新老混凝土组合梁混凝土收缩徐变的试验研究,包括组合梁的挠度-时间曲线、混凝土应变-时间曲线及预应力损失的测定.试验结果表明,由于混凝土的收缩徐变,在预应力作用下组合梁的挠度、混凝土应变、新老混凝土界面间的应变差、截面曲率随时间的增长明显增加.虽然界面间的混凝土应变差值在逐渐增加,但是滑移值较小,界面间的粘结可靠.预应力前期的损失较大,随着时间的增长,损失逐渐减小.采用规范给定的混凝土收缩徐变模型分析了预应力损失.在试验研究的基础上采用随时间变化的换算弹性模量建立了新老混凝土收缩徐变的有限单元法,为了验证建立的有限单元法的正确性,对试验梁进行了分析.计算结果表明,建立的有限单元法与试验值吻合较好.

玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁端部锚固试验研究

进行了 6根玻璃纤维布 (GFRP)加固的钢筋混凝土梁梁端锚固试验和 3根对比梁的试验研究 .试验中变化的参数为混凝土强度等级、配筋率、加固量、剪跨比 .针对不同的加固层数采用了端部U型箍、剪跨区内U型箍、剪跨区内U型全包 3种梁端锚固形式 .分析了梁端锚固形式对玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁破坏形态及极限荷载的影响 .试验结果表明 ,经玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力提高较多 ,加固效果明显 ,梁端有无锚固条对加固梁的极限荷载及破坏形态有显著影响 .对于剪跨比小的加固梁 ,梁端锚固条不仅可以防止发生剥离破坏 ,而且还改善了梁的延性 .

纤维复合物加固钢筋混凝土梁抗弯承载力及参数分析

对 12根GFRP加固的钢筋混凝土梁的试验结果进行了抗弯承载力分析 ,并在此基础上对影响抗弯承载力的因素进行了分析。分析结果表明 ,FRP加固量、弹性模量、抗拉强度、钢筋屈服强度、配筋率及梁底初始拉应变对抗弯承载力有明显影响 ,而混凝土强度对抗弯承载力的影响并不显著。

新老混凝土组合梁界面黏结性能研究

为了解新老混凝土组合梁在预应力作用下的界面黏结性能,采用测量界面间应变的试验方法和有限单元法研究了箍筋间距和混凝土的开裂对界面间黏结性能的影响.结果表明,在预应力作用下,黏结面上下应变差值较小,界面间无明显滑移.在静载作用下,破坏模式为剪跨区局部发生黏结破坏之后受压区混凝土压碎,黏结面上下应变差值为5.06×10-4-9.19×10-4,界面间滑移较明显.箍筋间距从200 mm变化到100 mm后,界面滑移值由2.757 mm减小至1.518mm,增加了组合梁的整体性和刚度.有限单元法计算出的组合梁界面应力、应变及滑移,与试验值吻合良好.

模拟不中断交通状况下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁试验研究

为了调查动荷载作用下碳纤维布与钢筋混凝土梁的粘贴性能及加固效果,进行了5根模拟交通荷载(等幅正弦波形动荷载)作用下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁和1根保持荷载下粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁以及2根对比梁的试验研究。试验中考虑了混凝土等级、配筋率、有无锚固条、粘贴长度、荷载幅值5个变化参数。试验结果表明,在模拟交通荷载的作用下,碳纤维布加固的钢筋混凝土梁粘贴性能满足要求,粘贴效果良好。在模拟交通荷载后的静载作用下,试验梁的抗弯承载力提高较多,加固效果明显,进一步验证了粘贴效果。

太赫兹技术在通信方面的研究进展

随着超快激光技术的发展以及人们对THz波段及脉冲光源认识的进一步深入,太赫兹技术作为一种新的,快速发展的技术在许多领域备受关注.尤其在安全检测及反恐、医疗诊断及生物技术、物体成像、电子对抗及信息领域等的应用方面,太赫兹技术已经得到了广泛的应用.并显示出了它的广阔的应用前景.着重介绍了与微波技术和红外技术相比,太赫兹技术应用于通信方面的一些独特的优势,以及与通信相关的太赫兹技术的进展情况,还初步地探讨了太赫兹通信技术亟待解决的问题.

Behavior of interfacial stresses between RC beams and GFRP sheets

Seven reinforced concrete （RC） beams with epoxy-bonded glass fiber reinforced plastic （GFRP） sheets and two control RC beams were experimentally tested to investigate the bond behavior of the interfaces between RC beams and GFRP sheets. The variable parameters considered in test beams are the layers of GFRP sheets, the bond lengths and the reinforcement ratios. The results indicate that the flexural strength of the repaired beams is increased, but the ultimate load of beams with GFRP sheets debonding failure is reduced relatively. The bond length is the main factor that results in bonding failure of the strengthened beams. An experimental method of interfacial shear stress is proposed to analyze the distribution of shear stress according to experimental results. The analytical method of shear and normal stresses and a simple equation are proposed to predict the peeling loads. The proposed model is applied to experimental beams. The analytical results show a good agreement with the experimental results.

纤维增强塑料(FRP)在混凝土结构中的研究与应用

纤维增强塑料 (FiberReinforcedPlastic ,FRP)在国外已经被广泛地应用在土木工程中。然而 ,在我国对于FRP的研究应用还十分有限。作为一种新材料 ,FRP表现出强度高、重量轻、抗腐蚀等优良特性 ,使其广受欢迎。本文简介了FRP在国内外的研究应用状况 ,并提出了一些建议。