高强钢管超高性能混凝土界面黏结滑移性能试验

目的为了研究高强钢管超高性能混凝土的黏结滑移性能,方法考虑径厚比、长径比和钢纤维掺量3个参数的影响,设计并制作15根构件进行试验研究,通过推出试验,得到轴向荷载与加载端位移的荷载-位移曲线,以及高强钢管与超高性能混凝土之间的黏结强度,根据试验结果,对影响黏结强度的参数进行定性定量分析。结果结果表明:随着高强钢管长径比和径厚比的增加,黏结强度减小;随着钢纤维掺量增加,试件黏结强度先增加后减小,即当钢纤维掺量从1%增加到2%时,黏结强度增加,但当钢纤维掺量从2%增加到3%时,黏结强度反而降低;试件荷载-滑移曲线表现为两种形式,一是有明显的峰值点,峰值点后曲线急速下降(部分出现尾部上升的现象),二是曲线无明显峰值点,拐点后曲线持续缓慢增长。高强钢管超高性能混凝土的黏结破坏分为黏结阶段、滑动阶段和抗摩擦阶段。结论以长径比、径厚比、含钢率和套箍系数为参数,结合试验数据并对其进行回归分析,得到适用于高强钢管超高性能混凝土黏结强度的计算模型,并将计算结果与试验结果进行对比,计算值与试验值吻合较好,可为实际工程提供一定参考。

基于压电传感器的纤维陶粒混凝土冻融损伤检测

针对纤维陶粒混凝土低温下受到冻融损伤导致影响结构安全性问题,基于压电陶瓷传感器进行损伤检测。利用压电传感技术对冻融后的纤维陶粒混凝土试件进行检测,获得不同冻融次数下的应力波信号。当冻融次数增加,试件相对动弹模量和抗弯强度下降,压电陶瓷检测到的应力波信号幅值相应减小,基于应力波的衰减,采用小波包能量分析法将其转化为损伤指数,与冻融试验评价指标损伤程度和抗弯强度损失率进行拟合,吻合度较高。结果表明,纤维陶粒混凝土损伤指数与冻融损伤程度和抗弯强度损失率相关性较强,该纤维陶粒混凝土冻融损伤无损检测方法具有良好可行性。

多因素影响下超高性能混凝土抗压强度计算

为探究不同水胶比和钢纤维体积分数对超高性能混凝土(UHPC)抗压强度的影响,选取3种水胶比(0.16、0.18、0.2)和4种钢纤维体积分数(0、1%、2%、3%)作为试验变量,对3种几何形态(立方体、棱柱体、圆柱体)的UHPC试样进行轴压试验。试验结果表明,UHPC抗压强度的增长与钢纤维体积分数增长成正比,与水胶比增长成反比,且变化趋势随变量的增长逐渐放缓。提出了不同尺寸及形态下UHPC试样抗压强度转换系数的建议值,建立了UHPC棱柱体和圆柱体的抗压强度计算式。

利用压电传感器基于GAF-ResNet的管道焊缝缺陷分类

针对管道焊缝缺陷分类难度大的问题,提出了利用压电传感器数据,结合格拉姆角场(Gramian Angular Field,GAF)和残差神经网络(ResNet)的焊缝缺陷分类方法。先采用GAF原理将一维时间序列数据转化为二维图像,将转化后的二维图像数据集输入,训练最优二维残差神经网络模型用于焊缝缺陷分类。实验中管道焊缝预制了10个缺陷(5种类型),使用导波和超声技术分别对焊缝中1-5号缺陷进行检测,分析Precision(精确率)、Recall(召回率)、F1-score(F1评分)三个指标,证实了基于GAF-ResNet方法的可行性,同时6-10号缺陷验证了该方法的可靠性和普适性。

高强钢管超高性能混凝土柱地震损伤监测

在带肋高强钢管超高性能混凝土柱(UHPCFHSST)内埋设压电智能骨料,钢管外壁粘贴压电陶瓷片,采用主动波动法对UHPCFHSST在往复加载过程中柱端的损伤情况进行监测,通过小波包分析方法对监测数据进行分析,探究循环往复荷载作用下管内核心混凝土损伤和管壁界面剥离损伤过程。结果表明,损伤状态下信号的到达时间比健康状态下的到达时间更晚,且信号的幅值更低。核心混凝土和界面剥离损伤指数随加载等级和加载循环次数的增加而增大,界面剥离损伤先于核心混凝土内部损伤产生。损伤监测结果与试件的滞回曲线、骨架曲线的承载力变化趋势具有较好的一致性。研究结果表明,利用压电智能骨料和压电陶瓷传感器能对管内核心混凝土和管壁届面剥离的损伤过程进行有效监测。

不锈钢管超高性能混凝土柱抗震性能研究

为探究不锈钢管超高性能混凝土柱(ultra-high performance concrete filled stainless steel tube, UHPCFSST)的抗震性能,研究长细比、轴压比、径厚比和内置钢骨参数的影响,对6根UHPCFSST柱试件进行水平低周往复荷载作用下的拟静力试验,实测试件的滞回曲线,观察试件破坏形态,分析各参数对试件滞回性能、刚度、延性和耗能能力的影响规律。试验结果表明:试件的破坏形态基本呈现为柱底灯笼状鼓曲破坏,并伴随钢管撕裂以及混凝土压溃。此外,在4个单参数对比分析中,加入钢骨和减小径厚比能显著提高试件的延性和水平极限承载力;随着长细比的增加,试件延性得到一定提升,但水平极限承载力有所下降;在一定范围内,轴压比的增加会降低试件的水平极限承载力。

内置T形钢骨-T形钢管混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究钢骨-异形钢管混凝土短柱轴压性能,对9个内置T形钢骨的T形钢管混凝土短柱和3个未配置钢骨的T形钢管混凝土短柱进行了轴压试验研究,考察了试件破坏模式,分析了荷载-钢管应变、荷载-钢骨应变、荷载-平均纵向应变等相关曲线的变化过程,探讨了含钢率、套箍指数和配骨率等参数对试件承载力的影响。结果表明:所有试件在轴心受压下的破坏模式均为局部屈曲破坏;在保持其他因素不变的情况下,随着配骨率由0增加到39.1%、58.6%和69.9%,试件极限承载力分别提高了42.9%、56.5%和67.2%;随着套箍指数的增长率由24.5%增加到62.8%,试件极限承载能力分别提高了5.4%和11.1%,但随着钢骨和钢管厚度的增加,其对试件极限承载能力的增强效果逐渐减弱。基于试验研究和参数分析,提出了内置T形钢骨-T形钢管混凝土短柱极限承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合良好。

内置钢骨的方形不锈钢管超高性能混凝土短柱轴压力学性能

为研究内置钢骨的方形不锈钢管超高性能混凝土短柱轴心受压性能,以径厚比和钢骨面积为参数设计了6个构件,进行了轴压试验和数值模拟计算,得到了构件的破坏形态、极限承载力和荷载-位移曲线等,利用有限元分析方法进行参数拓展,研究了长径比、混凝土强度等变化对构件破坏过程、极限承载力和延性的影响。基于试验与数值模拟结果,提出了内置钢骨的方形不锈钢管超高性能混凝土短柱轴心受压承载力计算公式。结果表明:所有构件破坏特征相似,中部均出现了局部波形鼓曲,但含钢骨构件的端部也产生鼓曲;构件中不同材料对极限承载力和延性的影响效果不同,极限承载力随着钢骨截面面积和混凝土强度的增加而增大,随着径厚比和长径比的增大而减小,但径厚比和混凝土强度对构件极限承载力的影响更为明显;钢骨的存在对构件的延性有明显提高,且随着钢骨截面面积增大构件延性也有所提高,而混凝土强度增大会导致构件延性减小;轴心受压承载力公式计算结果与试验结果吻合良好。

压电微型超声换能器阵列设计及焊缝检测应用

针对现有焊缝检测存在换能器尺寸大,带宽窄,成本高和应用灵活性差等局限,该文研制出一种八通道压电微型超声换能器阵列探头。阻抗频率和回波特性测试结果表明,理论模型能有效地指导超声换能器阵列设计,工作频率偏差不超过2%,-6 dB相对带宽可达87.85%。利用探头实现了对25 mm厚度的标准对接钢板试块内部缺陷的准确识别,检测分辨率优于1 mm。该探头体型小且各阵元能独立或协同工作,扫描模式应用灵活,可为焊接钢板的健康监测提供技术参考。

基于相似路径的管道焊缝区域超声导波缺陷检测

针对管道焊缝缺陷检测难度大的问题,提出基于超声导波技术的相似路径方法,对管道焊缝缺陷进行检测。采用有限元与试验相结合的方法,利用传播路径相同的超声导波信号相同的原理,设置经过焊缝区域的多条相似路径,采集不同相似路径下的焊缝透射信号,通过对比不同周向位置采集到的超声导波信号,使用Hilbert计算方法定义缺陷能量损伤指标,实现管道焊缝区域缺陷识别。试验结果证明了基于相似路径焊缝缺陷检测方法的可行性。通过对比相邻路径信号的路径缺陷指数后发现,有3条路径(P 3、P 14、P 20)缺陷指数较大,这3条路径分别正对试验预制的未熔合缺陷、裂纹缺陷和未焊透缺陷中心,说明基于相似路径的方法能够实现管道焊缝缺陷检测。研究结果可为管道焊缝缺陷检测提供参考。

内置型钢方形不锈钢管超高性能混凝土柱偏压性能

为研究内置型钢的方形不锈钢管超高性能混凝土柱的偏压性能,考虑长径比、宽厚比、偏心率、型钢含钢率和加载方向(强弱轴加载)等因素的影响,设计了18根试件进行偏心受压试验研究。观察试件在偏心受压状态下的破坏过程及破坏形态,并通过荷载-跨中侧向挠度关系曲线及侧向挠度曲线,分析各因素对试件偏压性能的影响。结果表明:试件的破坏形态表现为短柱的强度破坏和中长柱的非弹性失稳破坏,且伴有局部鼓曲现象产生;试件的极限承载力随着长径比、宽厚比、偏心率的增加而减小,随着型钢含钢率的增加而增大;与绕弱轴方向加载的试件相比,绕强轴方向加载的试件具有更高的极限承载力。利用ABAQUS软件建立了偏压试件的有限元模型,基于试验结果对有限元模型的可靠性进行了验证,有限元计算结果与试验结果吻合良好,有利于进一步分析组合柱的工作性能。基于已有的相关研究成果提出了内置型钢方形不锈钢管超高性能混凝土柱的偏压极限承载力简化计算公式,为工程设计及相关规范的制定提供了一定的参考。

基于声发射和DIC的碳纳米管水泥基材料抗压力学性能研究

为研究碳纳米管(CNTs)对水泥基材料抗压力学性能的影响,对不同掺量(0%~1.0%,质量分数)CNTs的水泥基材料进行单轴抗压试验,并采用声发射(AE)和数字图像相关方法(DIC)进行全过程监测。结果表明:随着CNTs掺量增加,试件的抗压强度呈先增大后减小的趋势,当CNTs掺量为0.6%时,试件抗压强度达到最大值,较对照组提升了23.6%;当CNTs掺量为0.8%时,试件抗压强度较掺0.6%CNTs时降低了10.6%,较对照组提升了10.5%。振铃计数、能量变化与试件加载过程的应力应变曲线吻合较好,振铃计数与能量突增可以作为试样损伤破坏的预警依据。加载阶段的应变值随碳纳米管掺量增加先增大后减小,并且抗压强度小的试件率先出现明显应变变化。主应变云图主要为轴向分布,表明试件表面的破坏模式以竖向劈裂为主。

木柱抗横向冲击性能研究

为研究圆木柱抗冲击性能,利用自主设计的简易落锤式试验机对圆木柱进行横向冲击试验。运用高速相机记录各试件在冲击过程中裂缝的发生、发展直至破坏的全过程,并且利用数字图像相关技术(digital image correlation method,DIC)获得试件的位移云图和冲击挠度,分析冲击高度和冲击位置等关键因素对木柱横向冲击动力响应的影响。结果表明,试件在冲击荷载作用下的整体变形表现为由受拉引起的弯曲变形,裂缝首先在试件底部产生,然后迅速在侧面并向上发展。随冲击位置由跨中向支座处靠近,对应的挠度越来越小,即跨中为最不利冲击位置,而冲击位置对冲击力峰值和冲击持续时间的影响有限。

基于抗震性能的方钢管混凝土柱端加劲肋构造比较与计算

通过构造措施优化方钢管混凝土柱端部加劲肋设计,提高柱抗震性能,是保证工程服役能力的重要方法。本文建立了端部设置不同加劲肋形式的方钢管混凝土柱有限元模型,通过试验验证了有限元模型的可靠性。利用验证后的模型分析加劲肋的形式、高度、宽度对柱体抗震性能的影响,提出柱端设肋试件的水平承载力计算方法。研究结果表明:柱端设肋试件的破坏形态,随着加劲肋高度的增加由肋顶截面破坏转为柱底破坏;在柱端设肋能有效提高试件的承载力和延性;双肋和斜肋对试件承载力的提升相差不大且明显强于单肋;单肋对钢材的利用率依次高于斜肋、双肋;随着加劲肋高度和宽度的增加,试件的极限承载力和延性显著提高;水平承载力计算结果与有限元模拟结果、试验结果吻合较好,达到量化控制水平承载力的目的。

超声导波在焊接管道中的散射特性及缺陷定位研究

为探究超声导波在焊缝及缺陷处的散射特性,并实现缺陷的轴向定位,利用数值仿真建立管道焊缝和缺陷模型,提取反射和透射信号,分析其轴对称模态和弯曲模态成分。利用弯曲模态反射回波对焊缝管道缺陷的位置进行定位。结果表明:当轴对称超声导波作为入射波时,焊缝处反射和透射波均为轴对称波,缺陷反射和透射波既含有轴对称模态,又含有弯曲模态。当管道中有缺陷时,反射波信号非轴对称特性比透射波信号更加明显,表明反射信号更适合用于识别焊接管道中的缺陷。利用弯曲模态反射波,对焊缝左右单缺陷、双缺陷和焊缝缺陷进行定位,其识别误差小于3%,精度较高。

钢管混凝土组合T形短柱轴压力学性能研究

在总结分析各种异形钢管混凝土柱工程应用的基础上,提出矩形钢管混凝土组合焊接T形柱(Welding Rectangular Composite T-shaped Concrete-Filled Steel Tubular Column,简称WRC-T钢管混凝土柱).考虑约束效应系数、长径比、肢长腹比等参数的影响,设计制作20个WRC-T钢管混凝土短柱试件,通过短柱的轴心受压试验,考察试件的破坏形态,实测试件的荷载-变形曲线和极限承载力,分析各参数对此类短柱轴压力学性能的影响.应用大型有限元软件ABAQUS6.5进行数值模拟分析,将数值模拟结果与试验结果进行比较,两者符合较好.研究表明,WRC-T钢管混凝土短柱的两个组成部分能很好地协同工作,力学性能好,便于施工;利用有限元软件ABAQUS6.5中的C3D8R单元进行实体建模可以较好地模拟WRC-T钢管混凝土短柱的力学性能.

钢管混凝土框架结构抗震性能

为了解钢管混凝土框架结构抗震性能,推广在地震区的应用,进行了八层钢管混凝土柱-H钢梁框架结构模型振动台试验和有限元模拟分析,研究了结构在El-Centro波、天津波(N-S)和武汉人工地震波激励下的最大地震作用、层间剪力、应变和位移反应.试验结果与数值模拟结果符合较好,结构位移受低阶振型影响较大,结构变形呈弯剪型,随着地震波峰值加速度增大,高阶振型主导作用加强.研究表明,钢管混凝土框架结构具有较好的抗震性能,ANSYS8.1可以较好地模拟钢管混凝土框架结构地震反应.

基于压电陶瓷的高强度智能骨料研制

为研究混凝土动力灾变中内部应力变化和工作机理,选用Q345钢材和压电陶瓷传感器制作了6个高强压电智能骨料,通过电液伺服试验机和力锤分别对智能骨料进行标定,得出各个智能骨料的灵敏度,并将各个智能骨料的灵敏度值与理论值进行了比较。试验结果表明,智能骨料的输出电压与加载的压力值呈良好的线性关系,试验值与理论分析结果相吻合,表明所研制的高强度智能骨料可以用于高强混凝土实时应力的监测,研究成果可为工程实践提供参考。

云南富宁蔗区云蔗081609推广应用成效

云蔗081609的高产和高糖优势明显,是云南蔗区近年来推广应用最快、种植面积最大的甘蔗新品种,在云南省富宁蔗区推广应用潜力巨大。本研究通过甘蔗生产调研和实地走访蔗农,结合云南省富宁乡村振兴科技创新县项目建设情况,总结云蔗081609在富宁蔗区的推广应用概况、种植经验及经济效益。结果表明,云蔗081609在富宁蔗区多个乡镇具有157、177和216 t/hm^(2)产量潜力,种植面积由2021/2022年榨季的153 hm^(2)快速推广至2024/2025年榨季的3140 hm^(2),2024/2025年榨季新植占比高达69.99%,成为富宁蔗区推广应用速度最快的甘蔗新品种;发展秋冬植制度有利于发挥云蔗081609旱地高产稳产优势;应用挖机开沟宽沟板土种植技术,在降低劳动强度的同时,可有效保障符合云蔗081609种植需求的行距和开沟深度。此外,云蔗081609在富宁蔗区推广应用了集成配套的全膜覆盖、宿根低产蔸和有害生物无人机飞防等配套栽培技术。经济效益分析结果表明,云蔗081609在富宁蔗区规模化应用较其他品种平均增产14.19 t/hm^(2),2021/2022年榨季至2024/2025年榨季,累计应用面积4940 hm^(2),累计增产甘蔗70247 t,蔗农增收3583万元,企业新增销售额6151万元。

钢管混凝土框架模型模态试验及数值模拟

目的了解钢管混凝土框架结构动力特性,为此类结构的抗震研究奠定基础.方法利用单输入单输出(SISO)模态试验方法和数值模拟方法,对一榀钢管混凝土柱-H钢梁框架结构模型的动力特性进行测试分析.结果模态试验方法得到结构频率、振型和阻尼比参数,数值模拟方法得到结构的固有频率和振型参数,两种方法得到结构的频率和振型符合较好.结论单输入单输出的模态试验方法适用于钢管混凝土框架结构模型的动力特性分析,得到的阻尼比参数能为数值模拟提供参考;利用ABAQUS6.5软件对钢管混凝土框架进行动力特性分析是可行的,得到的振型、频率等动力特性参数能为结构抗震设计提供依据,在一定程度上可以代替模型试验.