光纤光栅索力传感器的酸碱耐久性

拉索作为斜拉桥的主要受力构件常处于复杂、恶劣的工作环境,传统的索力监测手段存在一定的局限性。将光纤光栅传感器内嵌封装进金属承压块上的凹槽,研制一种光纤光栅索力传感器,并对两种环氧树脂胶黏剂封装的光纤光栅索力传感器在酸碱腐蚀环境下的耐久性能进行研究,然后依托逆幂律模型与老化动力学理论,推导出传感器寿命预测方程。试验结果表明:该传感器的线性度和稳定性良好,传感器在腐蚀溶液中失效的主要原因是封装部位界相区胶黏剂受腐蚀剥落。A类传感器的耐酸碱性强于B类传感器,A类传感器在弱酸弱碱环境中的使用寿命均超过35年,大于斜拉桥拉索平均20年的换索年限,可以实现拉索全生命周期的监测。

压差式光纤光栅静力水准仪的设计与研究

为实现对建筑结构不均匀沉降的有效监测,基于光纤光栅与连通器的基本原理,该文设计了一种压差式光纤光栅静力水准仪,并对该水准仪进行了理论推导、标定试验及静态特性分析。试验结果表明,该水准仪灵敏度为6.5 pm/mm,线性拟合度R^(2)为0.999,非线性误差为1.48%,迟滞性误差为0.74%,重复性误差为5.72%,总精度为5.95%。为增大该水准仪灵敏度特性,对原有的波纹膜片改进与分析,结果表明,改进后的水准仪灵敏度为11.87 pm/mm,较改进前提升了约1.8倍。该结构形式的水准仪可对建筑物的沉降进行有效监测,为建筑物结构健康监测提供有效的技术支持。

再生混凝土单轴压缩破坏过程细观离散元研究

老砂浆的存在是再生混凝土与普通混凝土的本质区别,也是影响再生混凝土力学性能的主要因素。基于离散元软件,建立了再生混凝土单轴压缩模型,模拟了再生混凝土单轴压缩下的力学响应与裂纹延伸机制,通过与现有的试验数据对比,验证了数值模型的可靠性。研究表明:当老砂浆强度低时,随着厚度的增加,单轴抗压强度、弹模降低,峰值应变增加;当老砂浆强度较高时,老砂浆厚度对再生混凝土抗压性能影响较小;从细观上看,单轴压缩荷载作用下裂纹首先在界面过渡区产生,逐渐向新老砂浆扩展,直至贯通破坏,其破坏主要由拉伸裂纹主导。

钦州地区超声回弹综合法测强曲线研究

采用了钦州地区广泛使用的砂石材料、水泥和水胶比等,预制了4种不同强度等级(C25、C30、C35、C40)的混凝土试块,标准养护28 d后,对试块开展回弹、超声和抗压试验,并对试验结果进行分析。由分析结果可知,全国统一测区超声回弹综合法碎石骨料曲线式在钦州地区使用时误差较大。根据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》,采用计算模型——多项式函数f_(cu)^(n)=aV+bR+c与幂函数f_(cu)^(n)=aV^(b)R^(c),对综合法测强回归曲线进行拟合,初步建立钦州地区混凝土抗压强度的测强回归曲线,对实际工程有一定的参考意义。

准分布FBG钢绞线对混凝土梁预应力损失的监测

预应力损失是预应力构件设计及张拉施工的关键参数,同时也决定构件服役时的受力状态。然而,目前沿构件全长的预应力损失分布基本是依据理论公式和工程经验获得,难以通过实测求证。针对这一难题,提出将多点准分布FBG耦合于混凝土梁中预应力钢绞线中心丝的技术,并进行实验,以探求预应力损失影响规律及其沿构件全长的分布。实验结果表明:相比准确率低、失效概率大的应变片,多点准分布FBG存活率为100%,监测数据有良好的线性度,可实现预应力损失及其分布的监测。FBG对短期预应力损失的监测值与规范推荐的理论值变化规律一致:离张拉端距离越大,σ′l1越大而σ′l2越小,但监测数据整体比规范值少2%~10%。孔道形状对短期预应力损失影响较大,对长期预应力损失影响较小:直线孔道梁中短期预应力损失占总损失的40%~50%,短期损失率约为6%,曲线型孔道梁中其值分别为70%~73%及13%;直线孔道梁中长期预应力损失占总损失的50%~60%,长期损失率约为8%,而曲线型孔道梁中其值分别为27%~30%及6%。对总预应力损失而言,直线型孔道各测点其值小于曲线型孔道,前者总损失率约为14%,短期和长期预应力损失各半,而后者总损失率约为19%,并以短期预应力损失为主。通过多点准分布FBG对预应力损失监测试验,为预应力构件的设计、张拉施工及受力分析提供试验参考和技术支持。

光纤光栅传感器对预应力锚索的受力监测

预应力锚索的受力状态监测特别是锚索内应力分布的监测是目前工程领域一大难题。提出了将准分布式光纤布拉格光栅(fiber bragg grating,FBG)内嵌至锚索材料-钢绞线中心丝的技术,以实现对其受力状态及应力分布进行监测。基于此技术,结合FBG监测原理和锚索锚固理论,以锚索锚固长度、FBG布设位置及数量为主要变化参数,设计了FBG自感知钢绞线材料并将其浇筑于钢管内作为锚索模型试件;并对FBG自感知钢绞线材料进行张拉标定试验和钢管锚索拉拔试验。张拉标定试验表明,内嵌于钢绞线中心丝材料中的准分布式FBG传感器成活率为100%,应变灵敏度集中在0.0012,应变-波长的拟合度皆超过0.999。拉拔试验结果表明,内嵌式FBG传感器可有效监测全长黏结型锚索轴力分布规律;且传感器可实现对锚固段、自由段应力传递规律的定点监测;为锚索浇筑长度的设计、张拉应力的补充提供了计算依据。

灵敏度可调FBG应变传感器在桥梁监测中的应用

为解决传统光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器的灵敏度固定、监测量程有限的难题,设计了一种两端夹持式、灵敏度可调的FBG应变传感器。通过改变两支座固定件中点间的距离与光纤在两夹持杆的粘贴点之间距离的比值实现灵敏度可调。以桂林市南洲大桥为工程背景,将FBG应变传感器应用于钢筋混凝土受弯试验梁中,验证梁体受弯过程中应变传感器的监测效果。监测结果表明:FBG应变传感器存活率高,满足结构构件应变状态监测的需求,跟随性和稳定性良好,可为维护施工期的桥梁健康监测提供依据。

基于FBG自感知钢绞线对预应力混凝土梁抗弯性能监测

为解决预应力混凝土梁的抗弯性能难以实现实时监测的问题,设计制作了两根不同线型的预应力混凝土梁,利用串联式FBG传感器内嵌于钢绞线技术,对预应力混凝土梁的抗弯性能进行实时监测。对直线及曲线孔道预应力混凝土梁进行三分点对称集中力加载试验,分析FBG传感器对梁抗弯性能的监测效果。监测结果表明:FBG传感器存活率为100%,监测数据具有稳定性,相较于电阻应变片更适合预应力混凝土梁抗弯性能的监测;同一筋材各测点处FBG传感器的应变发展趋势基本一致,荷载-应变曲线所反映的实际受力状态与理论描述受力状态一致;混凝土开裂前,FBG监测梁中应变最大误差为9.77%,远小于电阻应变片的最大误差47.63%;混凝土开裂时,FBG自感知钢绞线能跟随裂缝开展而发生突变;受拉钢筋屈服后,FBG自感知钢绞线能准确识别外荷载,且在梁中承担的力与外荷载增加量的误差小于12%。该技术实现了对梁体内预应力钢绞线及梁受力过程的实时监测。

体外预应力混凝土简支梁的ABAQUS非线性有限元分析

考虑材料非线性和几何非线性,详细介绍了如何运用大型有限元软件Abaqus对体外预应力混凝土简支梁进行有限元建模及分析,包括各单元的选取、材料的本构关系选用、网格的划分等。在试验的基础上,利用Abaqus软件对3根体外预应力简支梁从加载直至破坏的全过程进行了模拟和分析,并与试验进行比较,结果表明:Abaqus能较好地模拟出受力全过程。

某寒区隧道裂缝成因与防治

根据某寒区隧道裂缝发育的空间特点,缝宽随时间的变化规律,结合隧址区地质条件、施工资料等,分析了裂缝产生的主要原因,并提出减轻裂缝病害的相关措施。

界面过渡区对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响

试验设计制作了三系列含有不同界面区长度和骨料横截面面积的再生混凝土和普通混凝土试块,利用快速氯离子渗透性试验对试块进行了抗氯离子渗透性能的测定,以探讨界面区对普通和再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明,对普通混凝土,界面区的渗透系数约为砂浆渗透系数的58倍。对再生混凝土,界面区的渗透系数约为砂浆渗透系数的290倍,约为普通混凝土的界面区渗透系数的6.3倍。对掺有8%硅灰的再生混凝土,界面区的渗透系数约为砂浆渗透系数的66倍,与普通混凝土的界面区渗透系数较接近。可见再生混凝土的界面区是其抗氯离子渗透性能的薄弱环节;硅灰的掺入,能较好地改善界面区的性能。

突出工程能力和创新能力培养的土木工程专业实践教学体系

实践教学是土木工程专业整个教学体系的重要组成部分,是培养学生工程能力和创新能力的关键环节。桂林理工大学土木工程专业以地方经济建设发展需要和人才需求为目标,理清专业发展总体思路,以专业评估为契机,围绕"培养学生工程能力和创新能力"的主线,通过"搭建校企合作平台、加大实践教学经费投入、深化第二课堂教育以及加强规章制度建设"等一系列相关举措,对土木工程专业实践教学体系进行改革和优化,取得了较为明显的成效,为培养具有工程实践创新能力的土木工程技术、管理人才打下良好基础。

粗骨料含量对再生混凝土抗氯离子渗透性能影响的试验研究

试验设计制作了3系列不同粗骨料含量的混凝土试块,利用NEL饱盐电导率法对试块进行了抗氯离子渗透性能的测定,以探讨粗骨料含量对普通和再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明:对于普通混凝土,粗骨料的稀释效应和曲折效应占主导地位,界面区效应处于次要地位,表现为随着粗骨料含量的增加,其抗氯离子渗透性能增强,渗透系数呈现减少的趋势;对于再生混凝土,粗骨料的界面区效应占主导地位,其稀释效应和曲折效应处于次要地位,表现为渗透系数随着粗骨料含量的增加而增大,抗氯离子渗透性能下降;对掺有8%硅灰的再生混凝土,随粗骨料含量的增加,渗透系数先增加后降低,降低趋势相对平缓,不如普通混凝土显著。

不同参数对活性粉末混凝土梁剪切延性影响试验研究

通过10根活性粉末混凝土(RPC)梁在两点加载作用下的抗剪性能试验,研究剪跨比、配箍率及钢纤维掺量等因素对活性粉末混凝土梁抗剪破坏形态、剪切延性的影响。通过荷载–挠度曲线和剪切延性系数N1与N2对比分析不同参数下RPC梁的剪切延性,结果表明剪切延性随剪跨比、配箍率、钢纤维掺量的增大而增大;当剪跨比、配箍率达到一定值时,剪切延性提高效果明显减缓;而当钢纤维掺量增加到一定值时,剪切延性不再增加,反而开始降低;根据试验结果,给出RPC梁剪切延性较高时最佳钢纤维掺量。

基于ANSYS不同螺旋槽规格的钢丝应力分析

目的研究在钢绞线中心丝上设置螺旋式凹槽并植入光纤光栅的智能钢绞线,解决对大应力应变钢绞线损伤破坏全过程的实时监测问题.方法螺旋槽的角度对光纤光栅传感器的应变灵敏度起着关键性作用,同时螺旋槽宽和槽深影响了钢绞线的应力情况,基于ANSYS有限元软件,通过改变不同螺旋槽角度、宽度和深度,对螺旋槽中心丝的最大应力、最大位移和螺旋槽内应力变化率方面进行分析.结果不同螺旋槽规格对智能钢绞线的力学性能及应变监测量程有着重要的影响,当螺旋槽钢丝槽深0.3 mm,槽宽1.2 mm,角度为45°时,该螺旋槽钢丝的最大应力和最大位移适中,螺旋槽内应力变化率为57.1%,应力集中情况较小,对钢绞线承载力影响较小.结论该ANSYS分析为螺旋槽中心丝对智能钢绞线力学性能及大量程应变监测性能提供有效的依据.

新损伤模型研究硫酸盐侵蚀后砂浆的性能

假设损伤变量D服从二参数的Weibull分布,建立一种新的损伤模型,推导出本构方程,并将其运用到硫酸盐侵蚀后砂浆的性能研究。大量的试验证实了假设的合理性。

基于土木工程培养的结构力学教学方法与实践改革

结构力学是土木工程专业的基础学科,为今后土木工程专业学习混凝土结构基本原理、混凝土结构设计、钢结构、桥梁结构等专业课程打下重要的力学基础。文章分析现今结构力学课程教学中出现的几个问题,并提出了几点改革措施,以强调学生的实践动手能力,力求培养综合性实用型人才。

光纤光栅传感器在斜拉桥索力监测中的应用

光纤光栅传感技术已成为监测领域的探索热点之一。为提高光纤光栅传感器在恶劣应用环境中的成活率以及与被测基体的耦合性,在钢绞线中心丝上设置凹槽,嵌入光纤布拉格光栅(FBG)传感器,研制成自感知钢绞线并用于拉索中,实现对拉索索力的智能监测。以湖南省衡阳市东洲湘江大桥为工程背景,对随机抽取的12根拉索的标定数据及某监测周期的索力监测值进行分析。结果表明:采用凹槽内嵌封装技术的FBG传感器成活率高,监测量程大且误差小,稳定性良好,可为光纤光栅传感器在拉索索力监测中的应用提供技术支撑。

Green函数法计算弹性地基钢筋混凝土板

将钢筋混凝土板在特定域中的Green函数作为影响函数 ,首先根据板的外边界条件以及非均匀弹性地基条件建立方程 ,求出虚拟域中的Green函数“源” ,继而由求得的“源值”和板上的已知荷载确定板内任意点的挠度和内力。该方法简单实用 ,易于编程 ,适用于任意形状 ,多种边界条件以及非均匀弹性地基的钢筋混凝土弹性薄板。文中附有算例 ,并将其数值结果与解析解比较 ,表明该方法精度良好。

基于内嵌式自感知钢绞线的预应力混凝土梁长期预应力损失监测

针对预应力混凝土结构长期预应力损失无有效监测技术的状况,在分析应力损失原理的基础上,提出了基于内嵌式自感知钢绞线的预应力损失监测方法,得到了预应力混凝土试验梁收缩徐变引起的应力损失,并通过规范计算得到钢筋松弛引起的应力损失,两者相加即为预应力结构长期预应力损失。监测结果表明,该方法可以正确反映预应力混凝土收缩徐变的长期预应力损失变化规律,长期预应力损失率及误差均在合理范围内,并引入了修正系数计算混凝土收缩徐变,理论计算值更接近实际值。内嵌式自感知钢绞线的拉伸试验效果和碱性浆体模拟试验效果均良好,可以将其应用到实际工程中。