钢结构桥梁对接焊缝缺陷的TOFD检测图像特征

针对TOFD(超声波衍射时差法)检测钢结构桥梁对接焊缝内部缺陷时,缺陷类型难以准确判别的问题,设计制作了12块含有典型焊接缺陷的人工模拟试件,并进行TOFD检测,对比分析了焊缝缺陷的TOFD-D扫图像特征。试验结果表明,不同类型缺陷的TOFD-D扫图像特征具有明显差异,通过分析D扫图像的纹理、形状及走向,可实现基于TOFD-D扫图像特征的对接焊缝典型缺陷类型判定。

聚乙烯醇纤维对桥梁用C60高性能补偿收缩混凝土性能的影响

嵩昆路军长立交桥湿接缝处采用了聚乙烯醇纤维(PVAF)补偿收缩混凝土,为制备满足性能要求的混凝土,进行了PVAF对C60高性能补偿收缩混凝土工作性能、力学性能、限制膨胀率及耐久性等性能的影响规律研究。结果表明,PVAF的掺入会对混凝土工作性能产生不利影响;随着PVAF掺量的增加,混凝土的抗压强度和弹性模量呈下降趋势,当PVAF掺量为1.8 kg/m^3时,混凝土力学性能不能满足设计要求;混凝土限制膨胀率随着PVAF掺量的增加而呈现降低趋势,当PVAF掺量为1.8 kg/m^3时,混凝土水中14 d限制膨胀率不满足技术要求;随着PVAF掺量的增加,混凝土氯离子扩散系数和电通量呈现近似线性增加的规律;研究结果表明,PVAF掺量宜控制在1.2 kg/m^3以内。

钢结构桥梁焊接无损检测技术应用及发展

随着技术的发展,焊接逐渐成为我国钢桥的主要连接形式,但是由于残余应力与应力集中的影响,焊接部位成为容易发生早期病害的薄弱环节,因此,有效可靠的焊接无损检测是钢结构桥梁质量检验与评定的关键环节。随着新建钢桥数量的不断增加,对于焊接无损检测的需求也不断提高。本文分析4种钢桥焊缝常规无损检测技术的优缺点与适用性,介绍TOFD、超声相控阵、电磁超声3种无损检测新技术在钢桥焊缝检测中的应用发展现状,以期为钢桥制造与施工过程中的质量检验与评定提供参考。

一种预应力混凝土管桩在桥梁基础中的应用

某中桥结合现场地质情况成功将原设计钻孔灌注桩变更为采用高强度预应力混凝土管桩(PHC管桩)作为下部结构基础。文章结合该工程实例,对设计、施工、检测方法进行了阐述,同时荷载试验结果论证了预应力管桩在滨海相深厚软土地基中作为中小桥梁基础的适用性及可靠性。

基于响应曲面法的异形桥梁动力特性影响因素分析

针对异形桥梁动力特性影响不明确的问题,研究了匝道半径、暗横梁厚度、箱梁截面高度和支座系数对异形梁动力特性的影响。首先,采用响应曲面法和Box-Behnken试验设计方法对4个影响参数进行试验设计;然后,建立试验组相对应的ANSYS有限元模型,提取一阶模态频率响应值,将频率结果代入到Design-Expert 10软件进行分析。结果表明:4种影响因素对异形桥一阶模态频率的影响作用极为显著,一阶模态频率与匝道半径和暗横梁厚度呈负相关关系,与支座系数和箱梁截面高度呈正相关关系;双因素交互作用显著性较弱;根据二次多项式回归分析结果得到异形桥一阶模态频率与4种影响因素的拟合公式,能够快速、准确地计算复杂结构的响应变量。

基于红外热成像的涂层厚度检测及均匀性评价

锁相红外涂层厚度检测技术具有非接触、面测量等优势,具有广阔的应用前景。制作变厚度涂层试件对锁相红外涂层厚度检测参数进行优化,建立了锁相红外涂层厚度检测标定曲线,制定了其涂层厚度检测合格要求与均匀性评价方法。最后,通过试验验证了基于锁相红外热成像技术的涂层均匀性评价方法的准确性和有效性。

废玻璃砂浆材料的力学性能与耐久性能研究

废弃材料替代水泥制备混凝土是响应“双碳”战略和水泥基材料可持续发展的重要举措。试验研究了废弃玻璃粉替代水泥砂浆的力学性能和耐久性能的影响规律,测量了不同质量替代率(0,10%,30%和50%)的废玻璃水泥砂浆材料的抗压强度、抗折强度、气体渗透系数和液态水渗透系数。结果表明,随着废弃玻璃粉替代率的增加,砂浆试块的抗压和抗折强度呈现先增大后减小的变化趋势,对于力学性能玻璃粉最优替代率为10%。此外,不同流体的渗透试验表明30%以下的替代率对渗透性影响非常微小,当替代率达到50%时废玻璃水泥浆的孔隙率达到峰值,相应的气体和液态水的渗透性也分别增大了1个和2~3个数量级。替代率的不同对砂浆材料微观结构影响显著,随着替代率的增加其孔隙直径也有所增大,并影响了砂浆材料的渗透性能。

玄武岩纤维掺杂混凝土材料特性的研究

玄武岩纤维能有效改善混凝土材料的性能,但其对混凝土性能的影响规律业界还存在一定分歧.以抗压和抗折强度作为力学指标,以抗氯离子渗透性能和早期收缩应变作为耐久性指标,探究不同玄武岩纤维掺量和规格对混凝土强度与耐久性的影响规律,分析短切玄武岩纤维掺杂混凝土材料的各项性能.研究结果表明,短切玄武岩纤维对混凝土抗压强度的提高不明显,但对抗折强度则随掺量的增加提高显著;纤维的体积分数为0. 12%时,混凝土抗折强度提高约25%;长度较长及长径比较大的玄武岩纤维对混凝土抗折强度有更好的提高效果.玄武岩纤维的掺入会使混凝土抗渗性能略有下降,但也能有效降低混凝土的收缩应变,掺入玄武岩纤维后,混凝土28 d收缩应变降低约15%.

高原环境桥用高性能混凝土的配制技术与性能研究

对高原环境桥用高性能混凝土的配制技术与性能进行了研究。结果表明,采用骨料级配设计技术、粉煤灰和高性能减水剂双掺技术和引气技术配制的C50高性能混凝土具有早强、高强和低收缩性能,同时具有良好的抗冻性能。分析表明,控制含气量为4.5%~6.0%,气孔的孔径范围为40~280μm,气泡间距系数为120~150μm,其抗冻性均大于300次冻融循环。含气量是提升混凝土抗冻性的重要参数,而所引入气孔的性质也同样重要。适当增加含气量、减小孔径和气泡间距系数,可明显提升混凝土的抗冻性能。

掺花岗岩石粉砂浆自收缩性能演变规律研究

为提高花岗岩石粉利用率,在分析粉磨时间对花岗岩石粉颗粒特征影响规律的基础上,系统研究了花岗岩石粉掺量及粉磨时间对砂浆自收缩性能的影响规律,并采用灰熵法分析了影响掺花岗岩石粉砂浆自收缩性能的主要因素,最后采用微观测试方法揭示花岗岩石粉对砂浆自收缩性能的影响机理。结果表明:随着粉磨时间增加,石粉颗粒细度逐渐增大,粒径小于10μm的颗粒含量增多,粒径大于40μm的颗粒含量降低,掺花岗岩石粉砂浆自收缩变形逐渐增大;随着花岗岩石粉掺量增加,砂浆自收缩变形呈先增大后减小的趋势;适当减小粒径小于20μm的花岗岩石粉颗粒含量,有利于提高掺花岗岩石粉砂浆的自收缩活性指数;花岗岩石粉主要通过影响砂浆内部水化产物种类及数量,进而影响砂浆自收缩变形规律。

节点板高强螺栓预紧力松弛试验研究

为了控制节点板高强螺栓施拧过程中的预紧力松弛,制定合理的节点板高强螺栓施拧顺序和接合面间隙控制要求,通过钢桁架节点足尺模型试验,监测高强螺栓施拧后预紧力变化规律,分析施拧顺序和接合面间隙对高强螺栓预紧力的影响。试验结果表明:高强螺栓施拧后4 h内预紧力松弛明显,施工检测宜在施拧4 h后进行;采用由内向外交叉竖向施拧可以降低高强螺栓预紧力损失,为较为合理的施拧顺序;接合面间隙大于1.0 mm时,高强螺栓预紧力损失明显增加,应采用适当处理方法减小接合面间隙,降低高强螺栓预紧力松弛水平。

严酷环境全耐久混凝土的研制与性能

针对一种严酷环境全耐久要求的混凝土,在复掺粉煤灰和矿渣微粉的基础上,对比研究掺加硅灰、引气剂、钢纤维对高强混凝土性能的影响;制备出了一种具有较好的流动性,强度等级为C60且具有一定抗拉性能的全耐久混凝土。采用真空保水法、X-CT、压汞法三种方法测得混凝土孔隙率,研究了该混凝土的各种耐久性及其相互关系。结果表明,不同测孔方法,采用不同方法评估混凝土的渗透性,其测试结果差别较大;高强混凝土引气后,收缩增大,抗渗性与强度降低,对其他耐久性无影响。

高原环境下混凝土配合比优化设计研究

本文针高原环境特征,主要研究水胶比、胶凝材料、粉煤灰掺量、砂率等关键指标对混凝土工作性能、力学性能、抗裂性能和抗冻性能等性能的影响规律。研究结果表明,在高海拔低温大温差环境下,C30混凝土水胶比以0.45左右为宜,C40混凝土以0.40左右为宜,而C50则以0.34左右为宜;C30混凝土胶凝材料控制在380 kg/m^3以内,C40控制在420 kg/m^3以内,C50不超过500 kg/m^3;C50混凝土砂率而言,建议选择0.39左右;在选择合适的养生制度和质量稳定的粉煤灰前提条件下,建议在混凝土中掺入适量粉煤灰,掺量建议控制在15%以内。

巴氏生孢八叠球菌用作混凝土裂缝愈合剂的活性研究

针对巴氏生孢八叠球菌作为生物愈合剂用于混凝土修复可能面临的复杂环境,开展了强碱耐受性、尿素浓度适应性、温度适应性等试验,考察了不同环境下的细菌活性与碳酸钙产量.结果表明:混凝土内部的强碱环境逼近或可能超出巴氏生孢八叠球菌的强碱耐受极限;细菌活性随尿素浓度与温度升高而升高,推荐愈合剂尿素浓度为0.6mol/L,建议夏季施工.细菌-尿素-醋酸钙愈合剂体系产物为球霰石,该体系可用于混凝土裂缝修补.

平板贯穿裂纹高强螺栓止裂加固试验研究

为了验证高强螺栓止裂对平板贯穿型疲劳裂纹的加固效果,基于有限元模拟探究了高强螺栓止裂加固机理,通过单边裂纹钢板和横隔板足尺模型疲劳试验,验证了高强螺栓止裂加固的有效性,定量比较了高强螺栓规格对修复后钢板疲劳寿命的影响。试验结果表明:单边裂纹钢板高强螺栓止裂加固后的疲劳寿命是传统止裂孔加固的近5倍,螺栓规格(螺栓直径、强度等级)对加固效果影响显著,单边裂纹钢板用10.9级M14高强螺栓止裂的疲劳寿命是8.8级M12高强螺栓的3倍以上。横隔板足尺模型高强螺栓止裂加固后疲劳寿命达到200万次以上,满足规范疲劳强度等级要求。单边裂纹钢板和横隔板足尺模型疲劳试验中,高强螺栓止裂后构件均表现出优异的抗疲劳性能。

高强螺栓疲劳损伤的相控阵超声检测

为及时有效地检测钢结构桥梁高强螺栓的疲劳损伤,以钢桥普遍使用的10.9S级M30高强螺栓为研究对象,采用相控阵超声对高强螺栓人工刻槽模拟疲劳裂纹进行了检测,对比分析了检测端面、损伤程度和损伤位置对疲劳裂纹损伤识别的影响。试验结果表明,以螺栓尾端作为检测面能有效减少疲劳损伤的漏检和误检,检测精度高于螺帽端作为检测面的情况;相控阵超声对大于1 mm的人工刻槽裂纹缺陷具有良好的检测精度,能够识别出螺栓夹持长度内不同位置的损伤,且损伤定位相对误差在7%以内。

大跨度CD型装配式钢桥静动力性能试验研究

CD型装配式钢桥是在德国Krupp标准快速装配D型梁的基础上发展而来的新型装配式钢桥,与传统的321型和HD200型装配式钢桥相比,CD型装配式钢桥的抗弯和抗剪能力明显提升,且具有优越的跨越能力。为分析验证大跨度CD型装配式钢桥的静动力性能,以跨径为54.864m双排双层加强CD型装配式钢桥为研究对象,通过有限元仿真和荷载试验,对比分析了大跨度CD型装配式钢桥静动力特性。研究结果表明:城-B级荷载下,静载试验应力校验系数为0.65~0.80,挠度校验系数为0.67~0.91,结构强度和刚度满足设计要求。相对残余变形为13.4%~17.0%,架设完成后需进行预压以消除塑性变形。横向弯曲振动明显,应增加抗风拉杆和横撑,提高结构横向刚度和稳定性。10km/h以上无障碍行车实测冲击效应显著,建议重载车辆限速通行。

玄武岩纤维混凝土应力-应变全曲线试验研究

玄武岩纤维是混凝土良好的增强增韧材料,应力-应变全曲线是混凝土最基本的本构关系,是钢筋混凝土结构分析中重要的物理方程。采用单轴压缩试验,进行了玄武岩纤维混凝土单轴受压应力-应变全曲线研究,开展了不同纤维掺量与矿物掺合料种类对各特征点应力-应变关系及全曲线本构参数的影响规律研究。研究表明,玄武岩纤维可提高混凝土的韧性和破坏后的延性,掺入玄武岩纤维后混凝土应力-应变全曲线峰值点、反弯点与临界剪切点处的应力均有所提高,在纤维掺量为0.10%时最大,各点对应的应变随玄武岩纤维掺量增加而增大,在纤维掺量为0.12%时最大;当纤维掺量为0.12%时,玄武岩纤维混凝土应力-应变全曲线上升段本构参数α_a为1.76,下降段本构参数α_d为1.71;掺入粉煤灰会进一步降低玄武岩纤维混凝土的脆性,而磨细矿渣粉则相反。

钢筋混凝土板模态频率的温度效应分析及剔除方法

考虑到温度荷载作用下钢筋混凝土梁桥的模态参数产生变异,进而导致基于动力指纹的桥梁损伤辨识方法精度降低甚至失效。以钢筋混凝土板为例,提出了一种考虑内部温度不均匀分布特性的模态频率温度效应剔除方法。首先,采用主成分分析算法,提取温度主成分,构造了预测模型输入参数;其次,通过遗传优化支持向量回归,建立了钢筋混凝土板模态频率预测模型;最后,结合钢筋混凝土板模态频率长期观测值,基于训练好的遗传优化支持向量回归模型,剔除温度对模态频率的影响。试验结果表明,该方法能够准确预测不同温度分布状态下的模态频率,并有效剔除温度引起的模态频率变化。

玄武岩纤维-橡胶粉改性混凝土抗渗与干缩性能试验

针对玄武岩纤维对混凝土抗渗性不利与橡胶粉会增加混凝土干缩的问题,开展了不同橡胶粉掺量与不同纤维掺量、纤维长度下玄武岩纤维-橡胶粉改性混凝土的抗氯离子渗透性试验与干缩试验,考察了二者复掺下混凝土的抗渗与干缩性能。试验结果表明,合理复掺模式下,玄武岩纤维与橡胶粉能起到良好的互补作用,消除彼此对混凝土耐久性的不良影响。