基于分布式光纤传感的混凝土裂缝识别与监测试验研究

钢筋混凝土结构的裂缝宽度超过规范限值后会引起渗水、钢筋锈蚀等问题,破坏混凝土结构的整体性和安全性。结构裂缝监测是评估结构安全性的重要依据之一,分布式光纤裂缝监测技术(BOTDA/R)可有效避免点式检测空间不连续造成的漏检现象。本文根据钢筋混凝土结构裂缝形成机理和前期研究提出的斜交光纤组裂缝监测方法,对混凝土裂缝光纤监测进行了参数敏感性分析。分析结果表明采用斜交光纤组可跟踪监测宽度大于0.04mm以上的裂缝发生及开展过程。依据分析结果,本文改进了光纤布设方式监测混凝土微裂缝,实现了微裂缝的发生及开裂路径的监测。本文通过钢筋混凝土梁的静载试验,分别验证了梁侧全面粘结光纤的微裂缝识别和梁底斜交光纤组的裂缝宽度跟踪监测的有效性。

基于盲孔法的X7001挤压L型铝材残余应力测试研究

采用盲孔法对3种截面规格的X7001铝合金挤压L型截面型材的纵向残余应力进行试验测量,基于试验结果分析了L型铝材的残余应力分布特点,给出了其残余应力分布建议图。结果表明:L型截面铝材残余应力分布呈对称模式;残余拉应力峰值略大于残余压应力峰值,且均不超过屈服强度的15%;生产工艺对构件残余应力分布模式有一定影响;残余应力系数β与构件宽厚比有关,建议普通L型截面X7001挤压型铝材的残余应力系数β的绝对值取值范围为0.08~0.15。

杭州某大底盘多塔结构楼板应力分析与设计

大底盘多塔结构的大底盘作为上部塔楼的嵌固层,有超长的平面尺寸,在地震和温度作用下平面受力状况复杂。文章主要介绍了杭州某大底盘多塔结构,通过有限元分析分别研究了在地震和温度作用下大底盘楼板的应力大小和分布规律。分析结果表明地震作用下裙房屋面楼板作为塔楼的嵌固楼层整体应力水平最高,而温度作用下二层楼板影响最大,往上逐渐减弱。针对不同工况下大底盘楼板的关键部位提出了相应的加强措施建议。

支管轴力作用下T形圆管节点热点应力分布研究

对支管轴力作用下的T形圆管相贯节点焊缝处热点应力分布开展研究,并提出了其应力分布曲线方程。利用径向拉伸法建立了T形圆钢管相贯节点的有限元网格模型,对焊趾处热点应力分布的计算结果进行了可靠性分析,并将三种不同密度网格模型的应力分析结果与试验结果对比表明基本网格密度满足计算精度要求。分析了T形圆钢管相贯节点在支管轴力作用下的热点应力沿相贯线的分布规律,考查了四个无量纲几何参数对应力分布曲线形状的影响,在此基础上拟合并确定了基于三角正弦函数的曲线修订公式。经与UCL公式和试验数据的对比统计分析,表明该曲线修订公式具有更高的精度。

结构裂缝的分布式光纤监测方法及试验研究

结构裂缝监测是评估结构安全性的重要依据之一,分布式光纤裂缝监测技术可有效避免点式检测空间不连续造成的漏检现象,且易于实现自动化监测。该文提出了布里渊光频域分析计(BOTDA)结合斜交光纤组的裂缝监测方法,通过几何分析得到了光纤应变和裂缝宽度及开展方向的理论模型,并采用标定试验建立了由光纤测试应变反算裂缝宽度及开展方向的数值方程。同时开展了光纤裂缝传感器标距和预拉力大小对测量精度影响的试验研究,并标定了300mm标距的光纤裂缝传感器实测应变和裂缝宽度及夹角的定量关系。最后通过裂缝模拟试验对裂缝开展进行了跟踪监测,结果表明斜交光纤组能有效得到光纤与裂缝之间夹角值并实时监测裂缝宽度变化。

PBL加劲型矩形钢管混凝土不等宽T型节点应力集中系数分析

为研究开孔钢板连接件(PBL)加劲型矩形钢管混凝土T型节点的疲劳性能,进行了T型节点支管受拉、面内受弯及面外受弯的应力集中系数分析。基于矩形钢管混凝土T型节点受拉试验,设计了主管为矩形钢管、矩形钢管混凝土和PBL加劲型矩形钢管混凝土,支管为方钢管的T型节点受拉试件,并采用ABAQUS软件对其进行非线性有限元分析,其中主管钢管宽厚比为27,支主管宽度比为0.4。通过非线性有限元数值模拟,分析热点可能出现位置,并采用二次外推法计算得到支主管的应力集中系数。结果表明:PBL加劲型矩形钢管混凝土节点热点出现位置与矩形钢管节点和矩形钢管混凝土节点一致;与矩形钢管混凝土节点相比,PBL加劲型矩形钢管混凝土节点的应力集中系数显著降低,抗疲劳性能明显提高。

超长混凝土结构温度应力分析与设计措施

温度变化对超长混凝土结构的变形和内力存在较大影响。某工程位于成都市新津区,设计为1层地下室(局部2层地下室)。该地下室采用混凝土结构,平面尺寸达到600 m×53 m。出于保证使用功能考虑,要求整体地下室方案不设温度伸缩缝。为解决这一问题,设计人员提出了一些结构设计分析方法,并引入应力释放带,利用YJK结构设计软件对地下室顶板的温度应力进行评估,通过分析结果提出了控制地下室温度裂缝的措施,与现场修建完成后的实际情况对比,验证了该措施的有效性。

建筑钢结构耐火钢焊接箱形截面残余应力试验研究

残余应力是焊接截面柱极限承载力预测中需要考虑的重要缺陷之一。以Q345FR和Q460FR不同宽厚比钢板制作了6个焊接箱形截面试件,对残余应力分布进行试验研究,用切片法测量了焊接箱形截面的残余应力大小和分布。基于试验结果,提出了一种新的简化的耐火钢(FRS)焊接箱形截面残余应力模型,讨论了强度对残余应力的影响。结果表明:FRS焊接箱形截面的残余应力与屈服强度比低于CSS焊接箱形截面;对不同宽厚比的FRS焊接箱形截面的残余应力进行比较,发现随着宽厚比的增大,残余压应力比减小。

The Effect of Preloading on the Cyclic Liquefaction Strength Measured in the Laboratory

The effect of preloading on the liquefaction cyclic strength was investigated by cyclic shear tests where horizontal shear stress oscillated about a zero mean value on sands with varying fines content and at varying prestress ratios, densities and verticalstresses. Test results showed a marked increase of the cyclic soil strength with the prestress ratio. The effect is more pronounced for the looser specimens. An empirical expression predicting this effect is proposed. This expression is validated from results of a field test.

基于3D-DIC的正交异性钢桥面板横隔板开口处疲劳性能试验研究

利用三维数字图像相关技术(3D-DIC)研究了一种新型半开口正交异性钢桥面板横隔板开口部位的疲劳性能.结合宁波舟山港主通道正交异性钢桥面板疲劳试验,对开口部位进行3D-DIC测量,得到了1000万次疲劳加载过程的开口区域全场位移和应变数据.在此基础上,对位移场和应变场进行演化过程分析,得到了横隔板开口部位的疲劳性能演化规律.结果表明:1000万次疲劳加载过程中,新型半开口正交异性钢桥面板横隔板开口部位未出现疲劳裂纹,新型结构的横隔板开口部位抗疲劳性能增强,并且能充分利用材料性能来抵抗疲劳破坏.但开口部位也出现了局部屈服现象,为防止实际应用过程中产生过大的塑性变形,其结构形式需进一步优化.

现浇磷石膏抗压强度的试验研究

在改性研究及工程实践基础上,对磷石膏掺入磷渣微粉、熟石灰、水泥、减水剂和缓凝剂确定了9种材料配合比,按水灰比为0.43制作了52个立方体试件和33个棱柱体试件进行抗压强度试验,还按第7种配合比制作8个比例为1/2的墙体模型进行轴心受压试验,结合前期研究结果确定现浇磷石膏的抗压强度值.结果表明,棱柱体抗压强度约为立方体抗压强度的0.8倍,墙体中的现浇磷石膏抗压强度约为棱柱体抗压强度的0.68倍,材料容重可取14.0~15.0kN/m3.以工程实例为基础进行了可靠度分析,建议现浇磷石膏的材料分项系数取1.9,并给出了按本文材料配合比的抗压强度标准值及设计值.

CFRP约束高强混凝土方柱应力-应变关系分析模型

目的研究CFRP(碳纤维增强塑料)约束高强混凝土构件的性能及基本受力特点,建立其应力-应变关系模型.方法通过不同加固形式的9组试件,对碳纤维布约束高强混凝土方柱的应力-应变关系进行了试验研究,考虑了碳纤维布用量、粘贴方式、纤维布条带间距等因素对约束效果的影响.结果给出了碳纤维布约束高强混凝土方柱峰值应力和峰值应变的计算公式及其应力-应变关系模型.结论不论是纤维布条带包裹,还是纤维布完全包裹的试件,加固后高强混凝土柱体的抗压强度都有一定的提高;其中纤维布用量增大时,抗压强度增强;全包试件比条带式包裹承载力增强效果显著.加固后试件的应力-应变曲线的下降段趋于平缓,延性有所提高,但破坏时仍具有较大的脆性.

用于混凝土内部的光纤应变传感器及其埋入方法

介绍了一种基于光纤白光迈克尔逊 (Michelson)干涉仪原理的光纤应变传感器 ,该传感器主要用于混凝土内部应变的测量 ,讨论了测量混凝土内部应变的原理 ,详细介绍了传感器的埋入方法 ,并对混凝土内部的应变状态进行了测量 ,将实验结果与Instron85 0

古建筑木构件残损特征及其内部空洞的应力波无损检测

为了更准确地掌握古建筑木构件内部残损状况,在大量现场调研的基础上分析木构件残损特征和主要残损部位,采用FAKOPP应力波对榆木试件采取逆向试验,研究在不同形状、大小的空洞下应力波对空洞面积、空洞形状、波速衰减的数字采集情况.研究结果显示:随着空洞的不断扩大,检测面积与实际面积之间的误差值逐渐减小,最小误差可达4%,此外两者之间存在显著线性关系.FAKOPP应力波对空洞形状的识别较弱,当空洞位置为中部时,将二维平面检测图与反映V_a、V_b、V_c、V_d、V_e波速线形图进行综合分析有利于对内部孔洞形状的判定以及空洞面积的参考.其中以V_c路径的波速最为稳定,当空洞达到截面面积1/2时,对比完整试件其波速衰减最高可达51.16%.研究成果有利于古建筑进行预防性保护以及将检测方法由定性转为量化分析,为实际工程的修缮加固方案提供有效数据支持.

方钢管约束钢筋高强混凝土超短柱抗震性能试验研究

本文进行3个剪跨比为1.5的方钢管约束钢筋高强混凝土超短柱和1个钢筋混凝土对比试件的试验研究,试验中的主要参数为轴压比(0.35,0.45和0.55)。试验结果表明,由于钢管对核心高强混凝土的约束作用和钢管的抗剪作用,方钢管约束钢筋混凝土超短柱的抗剪承载力、延性、变形能力和耗能性能明显高于钢筋混凝土超短柱。轴压为0.35的方钢管约束钢筋混凝土超短柱的破坏模式为弯曲破坏,而轴压比为0.45和0.55的方钢管约束钢筋混凝土超短柱的破坏模式为剪切破坏。随轴压比的提高,方钢管约束钢筋混凝土超短柱的抗剪承载力提高,但延性系数和极限变形能力降低。对钢管的弹塑性应力分析结果表明,水平荷载施加过程中,发生弯曲破坏试件的钢管不屈服,而发生剪切破坏试件的钢管可能在下降段屈服。根据试验结果和钢管应力分析结果建立方钢管约束钢筋混凝土柱的抗剪承载力公式,提出设计建议,可为工程实践提供参考。

高温后植筋黏结滑移力学性能试验

对在不同受热温度和不同加载制度下混凝土构件中2种锚固长度植筋的黏结滑移力学性能进行了试验.植筋的锚固长度分别为7倍和15倍植筋直径,受热温度分别为50℃,80℃,150℃和200℃.加载制度考虑单向拉拔和反复加载.分析了加载制度、锚固长度和加热温度对植筋试件的极限黏结应力和极限滑移的影响.结果表明,不同条件对植筋试件的黏结滑移力学性能有显著影响.根据试验结果给出了高温后植筋试件黏结应力的计算方法.

砌体结构预应力斜拉筋加固抗震性能试验研究

通过预应力斜拉筋加固的砖墙与无筋砖墙在低周反复水平荷载作用下的试验,对墙片开裂、裂缝发展过程、抗剪强度、滞回特性等技术指标进行对比分析,探讨预应力斜拉筋加固对砌体结构抗震性能的影响.试验结果表明,砌体结构的抗剪强度、结构开裂荷载、结构延性随着预应力的增加而增大,墙体裂缝随着预应力的增加细而密.预应力斜拉筋技术为砌体结构提出了一种新加固方法.

混凝土结构内部应变光纤检测试验研究

简要介绍了一种基于光纤白光Michelson干涉仪原理的光纤应变传感器和测量混凝土内部应变的原理 ,并采用Michelson光纤白光应变测量干涉系统 ,利用新型光纤传感探头 ,对混凝土内部的一维应变状态进行了测量 ,给出了混凝土试件单轴力学实验结果并与Instron85 0 6液压伺服材料实验机得到的结果进行了比较和分析 .试验显示当荷载在极限荷载的 80 %以前为线性阶段 ,线性范围内光纤传感器与Instron85 0 6测量结果大体符合 ,说明线性区间应力应变内部状态与外部是一致的 .试验结果表明 ,这种新型光纤传感器显示了良好的传感性能 ,能够监测混凝土内部应变状态 ,发挥出成活率高、绝对值测量和寿命长等优势 .

藏式石砌体受压应力-应变全曲线特征研究

为了研究藏式石砌体轴心受压下的变形特征和损伤机理,对2组共8个三石叠放的棱柱体试件进行了轴心受压试验。2组试件分别反映普通毛石砌筑风格和藏式风格。得到了试件的开裂及破坏形态、变形特征和受压全过程应力-应变曲线。试验结果表明,藏式石砌体具有阶段性变形和损伤特征,应力-应变曲线与其他类型砌体存在差异。根据试验现象和试验数据提出了藏式石砌体轴心受压的开裂前应力-应变曲线本构关系表达式,采用两段式二次多项式来表达。该表达式与实验结果吻合度较好。对试验的适用性进行了探讨,提出了对后续试验的建议。

混凝土内部应变分布式光纤实时检测方法及试验研究

布里渊散射光时域分析技术(BOTDA)是1种新型光电监测技术,可对沿光纤轴向的应变、温度进行分布式监测,并具有长距离、分布式、高精度和耐久性等特点,适用于结构的健康监测。系统介绍了基于BOTDA的混凝土内部分布式应变的检测方法,并通过试验研究标定了由气吹再灌浆技术铺设的埋入式传感光纤的工作性能,解决了工程应用中无法将长距离分布式传感光纤埋入混凝土内部的技术难题。试验结果表明,以气吹再灌浆技术铺设的埋入式光纤传感器能有效检测混凝土内部分布式应变,可应用于结构物的全面、长期、稳定、实时的健康监测。