基于导波多尺度能量熵的钢绞线张拉力识别

为了有效评估在役钢绞线中预应力的损失程度,提出一种识别钢绞线张拉力的导波无损检测方法。在不同张拉力钢绞线上进行了超声导波传播数值模拟及实验,构建以导波多尺度能量熵为特征向量的识别指标进行钢绞线张拉力识别,并考虑了导波传播距离及采集方式的影响。结果表明:不同拉力作用下,导波多尺度能量熵差异显著,识别指标与钢绞线张拉力存在明显的线性关系;识别指标敏感性随导波传播距离的增加而增强,但其提升幅度随传播距离的增加而减小。与有限元模拟结果相比,实测识别指标传播距离增加957.69%,敏感性系数提高了20.3%。采用中心钢丝激励、中心钢丝接收导波的采集方式进行张拉力识别,敏感性更优;识别指标与张拉力之间的线性变化规律受导波采集方式的影响较小。

基于ARX系统辨识模型的钢绞线张拉力识别

钢绞线是预应力结构和大跨索承体系桥梁的核心受力构件,其实际保有应力值将决定结构的承载能力和耐久性。以钢绞线超声导波传播过程为独立系统,外在激励和数据采集为系统的输入和输出,通过ARX系统辨识方法分析钢绞线张拉力引起的系统模型参数变化,并以模型参数为特征向量,构建张拉力识别指标。实验结果表明该识别指标具有良好的单调线性变化规律,确定系数达到0.964;传感器布置在钢绞线端面和侧面具有相似的规律性,相对而言,端面布置传感器识别指标的敏感性和线性规律更好;重复加卸载过程,识别指标线性拟合斜率比较稳定,受钢绞线应力加载路径影响较小。

基于螺纹联接的预应力精轧螺纹钢筋张拉力识别原理与技术

为了防止预应力混凝土箱梁桥腹板开裂,以混凝土箱梁桥预应力精轧螺纹钢筋张拉力测试,并修订相关规程。视预应力精轧螺纹钢筋锚固螺母与锚垫板为弹簧联接,联接弹簧的刚度为其接触面法向接触刚度。放弃精轧螺纹钢筋与锚固螺母固结假定,视其钢筋、螺母螺纹为弹簧联接,视螺纹为悬臂结构,并基于图乘法计算联接弹簧刚度,建立预应力精轧螺纹钢筋锚固系统弯曲振动动力学模型。考虑到精轧螺纹钢筋联接传力过程中,每圈螺纹传力大小的不均匀性,越远离接触面传力越小,导致精轧螺纹钢筋的外露长度发生相对变化,影响测试结果的正确性,提出其法向接触刚度的修正方程。最后,开展了室内模型试验和多座桥梁的现场试验。研究结果表明:该方法解决了预应力精轧螺纹钢筋锚固系统因外露长度不同引起的张拉力测试误差,获得了锚固螺母与锚垫板法向接触刚度与张拉力关系式,该关系式符合接触面法向刚度与法向力关系的一般规律;模型试验和现场试验均表明其法向接触刚度与张拉力关系具有稳定性,其原理可应用于现场桥梁测试和相关规范修订。规范的实施对彻底解决竖向预应力损失过大和失效的问题具有重要意义,该研究结果对于土木工程类似结构的张拉力、机械结构类似的紧固力测试与分析具有参考意义。