形状记忆合金在土木工程中的研究与应用

介绍了形状记忆合金的基本物理力学性能,并从SMA阻尼器、SMA隔震装置、SMA驱动器和SMA复合材料4个方面,对其在土木工程中的应用研究现状进行了综述。评述了国内外在SMA产品研发以及应用过程等方面存在的差距和问题,并由此展望了其今后的发展方向。

应用SMA智能阻尼器的结构模糊控制

利用形状记忆合金(SMA)的弹性模量随温度变化的特性和SMA超弹滞回耗能特性,设计提出一种新型SMA智能阻尼器。采用模糊控制器确定SMA智能阻尼器的SMA丝工作组数,从而瞬时准确地确定SMA智能阻尼器的刚度和阻尼的档位,并有效降低受控结构地震反应。利用MATLAB提供的模糊控制工具箱和Simulink模块建立仿真模型,数值分析某三层框架结构在无控、主动控制和模糊控制三种情况下的地震反应。仿真结果表明:在模糊控制情况下框架结构底层位移和加速度反应幅值分别降低了41%和48%,控制效果显著,接近主动控制的效果,从而验证了所设计提出的SMA智能阻尼器及其模糊控制的有效性与可靠性。

SMA阻尼器设计及框架结构地震反应控制分析

采用SMA(Shape Memory Alloy)旗帜型恢复力模型,深入分析了预变形、超弹性拉伸位移、刚度和长度4个参数对SMA阻尼器耗能系数的影响规律;分别建立了预变形、拉伸位移与耗能系数的关系式,并提出SMA阻尼器刚度和长度的确定方法。在分析结果的基础上,设计了一种新型超弹性SMA阻尼器。为了验证SMA阻尼器的减震效果,针对某5层框架结构,分析了框架结构在无控和安装SMA阻尼器两种情况下的地震反应。结果表明:安装SMA阻尼器后,框架结构顶层水平位移和加速度反应都比未控时降低50%以上,因此,SMA阻尼器可以有效抑制结构地震反应。

基于形状记忆合金超弹性的减振研究

文章介绍了形状记忆合金(SMA)的一种本构关系和一种简单实用的回复力模型及其回复力公式 ,并对SMA复合梁的减振机理进行了分析和推导。试验结果表明 ,SMA具有较好的减振效果 ,是一种优质的减振材料。

基于SMA阻尼器的大跨桥梁地震位移控制分析

通过超弹性形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)拉伸试验研究,建立了SMA四折线本构模型．利用SMA超弹滞回耗能特性．提出一种拉压型SMA阻尼器,并给出其最大输出控制力的计算公式．针对某七跨连续刚构桥,分析了桥梁伸缩缝在无限位器、安装钢棒限位器和安装超弹性SMA阻尼器3种情况下的地震位移．结果表明:安装SMA阻尼器后,伸缩缝处相对位移降低80．3％,中跨跨中水平位移和竖向位移分别降低78．8％和65．9％．因此,SMA阻尼器可以有效控制桥梁结构地震位移,对桥段相对位移的控制效果优于钢棒限位器．

SMA被动-自适用控制装置及结构地震反应控制分析

针对SMA被动控制装置减震效果不理想的问题,通过对SMA本构关系的分析,得出SMA弹性模量与温度的关系式,并对超弹性SMA和形状记忆SMA进行了材料性能试验研究.利用SMA弹性模量随温度变化特性和SMA超弹性滞回耗能特性,设计了一种新型SMA被动-自适用控制装置,并给出SMA控制装置最大输出控制力和等效刚度的计算公式.最后,针对某三层框架结构,分别在未控、主动控制和SMA半主动控制三种情况下,进行了地震时程仿真分析.结果表明:大震下框架结构底层位移和加速度反应幅值分别降低50.4%和41.7%,控制效果接近主动控制效果.

SMA智能控制装置及结构地震反应控制分析

为了获得一种性能优良的结构抗震用控制装置,通过利用SMA(Shape Memory Alloy)弹性模量随温度变化特性,设计了一种新型SMA智能控制装置,并给出了SMA智能控制装置最大输出控制力和等效刚度的计算公式。最后,针对某3层框架结构,分别在未控、主动控制和SMA智能控制3种情况下,进行了地震时程仿真分析。计算结果表明:SMA智能控制装置可以有效降低结构地震反应幅值,控制效果接近主动控制效果,是一种较好的结构抗震用控制装置。

基于形状记忆合金的阻尼减振研究

介绍了形状记忆合金 (SMA)的一种本构关系 ,简要讨论了形状记忆合金的阻尼特性 ,并在框架上进行了振动试验 ,试验结果表明 ,形状记忆合金可有效的改变结构的阻尼大小 ,是一种很好的阻尼材料 。

现浇桥梁碗口式钢管支架竖向承载力试验研究

碗口式钢管脚手架作为满堂式支架在桥梁上部结构现浇施工中应用非常广泛,其承载力计算多参考住建部发布的JGJ 166-2008《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》并结合工程经验确定。通过室内模拟工程实际搭设的6个碗口式钢管支架在竖向荷载作用下的试验,研究了在整体加载和单根立杆加载时结构的变形特点、破坏形态、极限荷载等内容,结合试验结果给出了考虑工程不利情况的碗口式支架竖向承载能力计算方法,并给出了设计和施工建议。

执业资格制度下的应用型科技大学土木工程专业教学改革

建设行业执业资格制度已全面实施,它对从业人员的岗位素质要求与应用型科技大学的培养目标是一致的。文章从课程体系、教学方法、实践教学、考核体系、师资培养等方面提出了与执业能力培养相适应的应用型科技大学土木工程专业教学改革的思路。

MWNTs/Fe_3Al金属间化合物基复合材料的导电性能

利用真空热压烧结和放电等离子体烧结两种方法制备了不同成分MWNTs/Fe3Al金属间化合物基复合材料;用透射电镜分析了复合材料的显微结构,并用微欧计测试了复合材料的电阻率后换算成电导率,研究了该复合材料的导电性能。结果表明:两种方法制备出复合材料的电导率随着碳纳米管含量的增加而降低;碳纳米管与金属间化合物相界面较高的势垒、纳米管的自身缺陷及其在基体中的分布方式影响了复合材料的导电性能。

"荷载与结构设计方法"课程教学改革

为了提高学生的实践能力,文章首先分析了"荷载与结构设计方法"课程教学存在的问题,然后提出了"荷载与结构设计方法"课程教学改革策略,包括教材及教学内容的选定、教学实践改革两个方面.

墩柱保护层厚度异常分析与控制措施研究

桥梁圆形墩柱及方形墩柱钢筋保护层厚度异常的原因很多也很复杂,分析并研究了各种异常产生的原因。通过对异常的实测值和理论值对比分析,总结出在钢筋笼偏位、变形,竖向倾斜以及加工误差下钢筋保护层厚度异常值所呈现的规律;为现场施工中钢筋保护层厚度异常分析提供了方法和证据,帮助现场技术人员更快更准的找到保护层异常的原因。针对异常产生的原因,在钢筋笼的加工、运输、安装和模板安装方面提供了有效地控制措施,指导工程人员更好地控制钢筋保护层厚度,提高钢筋保护层厚度的合格率。

石油焦灰渣-矿粉用作泥浆固化剂的试验研究

以石油焦灰渣、矿粉复合用作泥浆固化剂制备固化土,对固化土的浆液工作性能、力学强度以及抗冲刷性能进行了试验研究,对比了石油焦灰渣-矿粉和水泥、石灰的固化效果,分析了石油焦灰渣-矿粉的固化机理。结果表明,石油焦灰渣-矿粉的固化效果弱于水泥,但明显强于石灰;其固化土浆液的扩展度随着石油焦灰渣掺量的增加而增大,当石油焦灰渣掺量为20%时,浆液凝结时间最短,初、终凝时间分别为6.3、9.9 h,固化土的28 d无侧限抗压强度达到1.98 MPa,冲刷14 d后的质量损失率与强度损失率也最低,分别为2.57%和4.07%;其固化机理在于固化剂自身水化反应、固化剂与土粒之间的离子交换反应和火山灰反应复合协同作用可生成C-S-H凝胶和钙矾石(AFt),两者相互搭接形成致密结构,促进土体强度提高。

受火混凝土温度场的试验与数值模拟研究

对火灾下预埋温度传感器的混凝土试件进行高温试验,研究了单面受火和三面受火两种工况下温度在混凝土内部的传播以及分布规律。在试验的基础上采用大型通用软件ANSYS对混凝土试件内部的温度场进行了数值模拟,数值模拟结果与试验结果吻合较好。结果表明:混凝土单面受火或三面受火时,同时间下不同截面高度处的温度值不同,说明温度沿截面高度的传递存在时差;在两种受火工况下,当混凝土内部温度达到100℃时会出现温度平台,试件表面会伴随出现潮湿现象;两种受火工况下混凝土内部的温度随时间的增长规律类似,但是距受火面相同高度处的温度值不同。

复掺高倍吸水树脂与MgO膨胀剂对砂浆性能的影响研究

研究复掺高倍吸水树脂(SAP)与MgO膨胀剂对砂浆各项性能的影响,结果表明:二者复掺可降低砂浆的自收缩与干燥收缩变形,改善砂浆的抗冻性;但复掺会增加砂浆的粘聚性,降低其流动性。当SAP预吸水掺入,引入水量是水泥质量的5%,MgO膨胀剂外掺掺量为8%时,复掺可有效降低砂浆的自收缩变形,提高砂浆的抗冻性能,对砂浆的强度无明显影响。

不同养护条件下内养护补偿收缩砂浆性能研究

研究了28 d干燥、保湿7 d后干燥、密封三种干燥条件下复掺高倍吸水树脂（SAP）与Mg O膨胀剂对砂浆性能的影响。研究结果表明：在以上三种条件下,复掺均能降低砂浆的收缩变形、提高砂浆7 d和28 d的抗折强度、抗压强度和抗冻性。复掺在每种干燥条件下对砂浆性能影响不同,密封条件的收缩变形最小,保湿7 d后干燥的抗折强度与抗压强度最大、抗冻性最好。复掺氧化镁膨胀剂掺量为8%时减缩效果最好,强度与抗冻性较单掺SAP砂浆有所提高。

高速公路改扩建既有桥梁承载力评定

通过对高速公路改扩建提高既有道路通行能力和改善运营服务水平已成为我国高速公路建设新常态,但是高速公路改扩建面临既有桥梁使用性能退化及原设计承载力无法满足现行荷载标准等问题,制约了高速公路既有桥梁的充分利用。现依托京沪高速公路(山东段)改扩建项目,选取既有跨径10m、13m装配式PC空心板桥,分别对PC空心板进行了基于技术状况检算的承载力评定和荷载试验的承载力评定,同时进行了抗弯极限承载力试验。根据承载力检算和试验结果得出:高速公路(山东段)改扩建既有桥梁技术状况评定为1类的PC空心板桥,通过加铺15cm整体化现浇铺装层,空心板跨中截面抗弯承载力满足现行荷载标准,支点截面抗剪承载力不满足现行荷载标准,但差值均在5%以内。考虑高速公路改扩建后,既有桥梁主要承受小型车辆荷载作用,其荷载效应远低于现行荷载标准,承载力满足现行荷载标准,可原状充分利用。

碳纳米管在金属间化合物中分散过程(英文)

采用超声分散结合机械球磨方法制备了均匀分散的多壁碳纳米管/Fe3Al金属间化合物复合粉体。利用透射电镜和红外吸收光谱对复合粉体的形貌和结构进行研究。透射电镜分析表明:藤状的碳纳米管缠绕着Fe3Al纳米颗粒,使Fe3Al纳米颗粒定向排列在一起。复合粉体的良好结合源于Fe—C键的形成。这种复合粉体有望提高金属间化合物的塑性和作为添加剂应用在复合材料中。

火灾配筋混凝土空心板梁承载力试验研究

以某高速公路桥梁火灾后配筋混凝土实体板梁为研究对象,对其进行了不同火灾工况下梁体承载力试验,得出了不同火灾工况下梁板承载力变化规律,建立了火灾后梁体承载力修正公式和梁体刚度修正系数,为开展配筋混凝土桥梁火灾损伤后性能评价和科学处治提供借鉴。