基于磁弹效应的单旁路激励钢缆索索力传感器

针对环式穿套结构磁弹效应索力传感器在使用中存在的实际问题,提出了一种单旁路结构的磁弹性索力传感器。从传感器的磁路结构、激励方式、外部磁化强度等几方面进行了深入的讨论,设计出了基于磁弹效应的单旁路激励钢缆索索力传感器原理样机,搭建了相应的实验系统,并对传感器样机进行了初步的拉力实验。实验结果表明,所提出的单旁路激励索力传感器原理可行,测量重复性误差小于0.2%。

旁路励磁的钢缆索索力传感器参数设计与实验

建立钢缆索索力传感理论模型,分析了施加在缆索材料上的力信号(外力和应变)与磁信号(磁感应强度、磁场强度)之间的耦合关系;提出一种改进的旁路励磁索力传感器,用磁导分析法对磁路做了详细的推导,结果表明可通过检测感应线圈的感应电压反映材料所受的外力;在缓变力情况下,传感器灵敏度与感应线圈的匝数、外激励磁化场及该磁化场下的材料磁导率有关。重点从激励磁化方式、参考工作点的选取、传感器的尺寸设计等三方面做了讨论,确定了传感器的参数。最后,利用万能拉力机对该种结构的传感器做了拉力模拟实验,传感器最大重复性误差为0.27%,实验结果与理论基本一致,表明所建立的索力传感器理论模型可行,对传感器的磁路计算、参数设计合理,可用于钢缆索的索力测量。

旁路励磁的钢缆索索力传感器

基于钢缆索逆磁致伸缩索力测量原理,讨论了一种旁路励磁的索力传感器。用磁导分析法对磁路做了详细的推导,结果表明可通过检测感应线圈的感应电压反映材料所受的外力,传感器输出与外力信号本身的变化、感应线圈的匝数、材料截面积、外激励磁化场及该磁场下的材料磁导率有关。在外力缓慢变化的情况下,可通过求感应积分电压得到外力。从激励磁化方式、参考工作点的选取、传感器的尺寸设计原则等3个方面做了讨论,确定了传感器的参数。最后,利用万能拉力机对该种结构的传感器做了拉力模拟实验,实验结果表明,旁路励磁的传感器测量灵敏度达到1.6mV/kN,磁路分析与参数设计比较合理,可用于钢缆索的索力测量。

钢缆索材料磁弹效应的材料特性实验研究

钢缆索材料磁弹效应的材料特性是磁弹索力传感器励磁磁场工作点优化的依据,而目前又缺少相关报道。针对此问题,以铁磁材料磁弹效应理论为指导,提出钢缆索材料磁弹效应材料特性研究的实验方案;根据缆索材料式样设计线圈,搭建实验系统,最后针对钢缆索单丝材料完成其磁弹效应的材料特性实验;结果表明:钢缆索材料磁导率随外力增加而减小,在磁化饱和区以内,随着磁场的增加其磁弹效应越强,在磁化近饱和区,磁弹效应最明显,为磁弹索力传感器励磁磁场工作点的优化提供了依据。

大跨度CFRP缆索和钢缆索悬索桥经济性能对比研究

为了分析CFRP缆索和钢缆索悬索桥在经济性能方面的优劣,首先推导了悬索桥各个构件的材料用量和造价公式,然后对主跨为1 000-5 000m的CFRP缆索和钢缆索悬索桥的造价进行参数影响性研究,考虑的参数有主跨跨径、材料价格、桥跨布置方式、矢跨比和边中跨比。结果表明：跨径较小时钢缆索悬索桥占优,当跨径不断增大,CFRP缆索悬索桥的优势方能逐步体现;随着CFRP材料制造工艺的成熟、价格的不断下降,CFRP缆索悬索桥的竞争力越来越明显;桥跨布置方式对两者的经济性能影响较小;相对于钢缆索悬索桥,CFRP缆索悬索桥的总造价对矢跨比敏感程度较低,其选择范围也更广;边中跨比为0.2-0.3时,CFRP缆索悬索桥的总造价最低。

钢缆索放置式磁弹索力传感器设计与试验研究

钢缆索具有柔性大且强度高等特点,广泛应用于大型建筑结构、牵引机械设备及大跨度桥梁工程。钢缆索索力的状态是衡量钢缆索结构健康状态的重要标志,因此必须对钢缆索索力状态进监测。本文搭建了磁弹索力测量系统,针对现有套筒式和旁路式磁弹传感器安装复杂、测量误差大以及磁化不均匀等问题,研制了放置式磁弹索力测量传感器,并对15 mm直径钢缆索开展了不同励磁方式下的放置式磁弹传感器钢缆索索力测量试验研究。试验结果表明:不论采用哪种励磁方式,放置式磁弹传感器都具有较高的线性度,在相同试验条件下,半包络式励磁方式有着更好的磁化效果,其灵敏度更高为单旁路式励磁方式的1.74倍,可达0.061 mV/kN。

包络式磁弹索力传感器设计及钢缆索应力试验研究

基于磁弹法的磁弹传感器因其结构简单、输出功率大、使用寿命长、动态响应好以及过载保护能力强等优点,广泛应用于在役桥梁索的索力测量与监测,可有效预防循环应力产生疲劳失效。为了解决现有的套筒式和旁路式磁弹传感器存在的一致性差、标定难度大、磁化不完全以及存在耦合效应的问题,提出一种新型包络式磁弹传感器,采用基于柔性印刷电路板的检测线圈,贴合效果更好。开展钢缆索应力测量试验,结果表明:全包络式磁弹传感器索力线性度、灵敏度得到极大提高,且磁化效果更好。柔性印刷电路板的检测线圈设计,较好地实现了磁弹传感器的可重构设计,便于安装拆卸。

CFRP索与钢缆索大跨度悬索桥静风稳定性分析

采用桥梁结构三维非线性空气静力分析方法,考察静风的不同初始攻角对结构静风稳定的影响,利用等截面即介于等刚度和等强度之间的原则对CFRP索与钢缆索结构大跨度悬索桥在静风荷载作用下的变形特征和稳定性进行分析和比较。

高强度桥梁缆索用钢研究现状和发展趋势

概述了国内外桥梁缆索用钢的发展历史;介绍了桥梁缆索用钢丝强度、扭转性能、耐腐蚀性等重要性能的研究现状;并从成分设计、盘条控冷工艺等方面论述了桥梁缆索用钢不同生产工艺的特点及未来发展的方向,为新型桥梁缆索用钢的研发提供借鉴。

钢缆索斜拉法加固拱桥的设计分析与施工

针对钢筋混凝土拱桥由于基础发生水平位移导致拱顶下沉的特点,文章首次研究提出了钢缆索斜拉法加固现有拱桥的方法。采用该方法加固的桥梁不仅能有效恢复跨中标高,而且能达到提高桥梁承载能力的目的,为该类型桥梁的加固提供一种简单易行的方法。同时,本文针对钢缆索斜拉法加固拱桥的设计特点,介绍了拱顶断开顶升的先进施工工艺。

钢缆索斜拉法加固拱桥的施工工艺与质量控制

刚架拱桥由于基础发生水平位移导致拱顶下沉,采用钢缆索斜拉法加固方法不仅能有效恢复跨中标高,而且能提高桥梁承载能力。文章结合百步桥加固详细介绍了钢缆索斜拉法加固拱桥的施工技术方案与质量控制措施。

国内外2000MPa级桥梁缆索钢盘条对比研究

针对国内外2000MPa级桥梁缆索钢盘条化学成分、表面质量、力学性能、金相组织、珠光体片层间距和团簇尺寸以及冷拉拔镀锌后钢丝微观组织等方面进行了对比研究,结果表明:两种盘条主要化学成分C、Si、Mn质量分数基本相同,国内盘条Cr、V质量分数相对较高,而国外盘条的P质量分数控制较低;国内盘条的表面质量和综合力学性能低于国外盘条;国内外盘条金相组织均以索氏体为主,都存在轻微脱碳;国外盘条珠光体片层间距较细,团簇尺寸较小,并且片层间距及团簇尺寸离散度较小,均匀性较好。相对于国外盘条生产的镀锌钢丝而言,国内盘条生产的镀锌钢丝珠光体中Fe_(3)C退化严重,组织较混乱。

应用极值分析法预测桥梁缆索用钢夹杂物最大尺寸验证试验

应用ASTM E2283中极值分析的标准化方法对桥梁缆索用钢RH精炼10 min时的夹杂物进行了统计分析,并采用Aspex扫描电镜对多个试样进行夹杂物尺寸和成分检测,以验证预测结果的有效性。分析结果表明:RH精炼10 min后仍能发现尺寸30~55μm的大尺寸夹杂物,夹杂物主要为CaO-CaS-Al_(2)O_(3)系类型;极值分析Gumbel概率分布δ和λ参数估计的不同计算方法中采用Newton迭代计算的结果与实际夹杂物尺寸吻合度最好,建议采用Newton迭代法数值求解;通过大量取样检测可以发现大尺寸夹杂物,与极值法预测的夹杂物最大尺寸相差不大,通过极值分析法来预测钢中夹杂物最大尺寸具有一定的可靠性。

桥梁缆索钢标准研究

桥梁缆索钢是大桥悬索或斜拉索的关键材料,桥梁缆索钢标准在推动高强度大桥缆索国产化、以及桥梁缆索材料的研发、新工艺新技术的应用发挥了重要作用。本文着重介绍桥梁缆索钢标准的总体研制思路和标准实施应用效果,以高水平标准引领技术进步,推动桥梁缆索用钢向超高强度和高疲劳寿命方向发展。

外力对逆磁致伸缩索力传感器影响研究

基于索力传感理论模型和环式结构的索力传感器,对索力测量原理做了推导,传感器输出感应电压与激励磁场变化、外力变化、某一激励磁场下的材料磁导率及空气间隙尺寸、线圈密度等有关。重点分析了加载外力对传感器输出的影响。在稳恒直流激励下,当外力缓慢变化时可通过感应积分电压反映外力;当外力交流变化时,可通过感应电压求得外力,感应电压幅值与加载外力的频率成正比。最后,确定模拟实验参数,对传感器进行了仿真。结果表明当外力缓慢变化时,感应积分电压与外力成线性关系,传感器的灵敏度与线圈匝数,材料逆磁致伸缩系数成正比。

基于比值测量法优化磁通量传感器性能的实验研究

磁通量传感器的实际应用中,设备通道的差异或外部接线电阻的变化都会导致索力测量过程中磁通量传感器感应电压的变化,影响测量结果的准确性。本文提出了一种利用创新性的比值测量方法监测索力的磁通量传感器。建立了励磁系统的电感—电阻(LR)模型和传感器系统的变压器理论模型,以获得比值结果和外部索力的显式关系。实验结果表明,感应电压积分值与励磁电流积分值的比值与索力值成正比,所提出的比值测量方法可以准确测量缆索拉力;且将传感器的相对灵敏度从1.22%/kN提高到1.56%/kN,提高了27.85%。

刚架拱桥拱索加固体系的受力特性

对某钢筋混凝土刚架拱桥提出了采用拱索体系的加固方法,用空间有限元对其受力特性进行了分析,并与试验测试值进行了比较.研究结果表明,对于用钢缆索斜拉法加固刚架拱桥的新结构,其空间受力效应明显;对处于软土地基上的桥的动力特征分析,必须考虑桥台与地基土壤之间的弹性抗力作用;原拱桥的面外刚度比面内刚度大,反映原拱桥具有足够的横向刚度.

Modelling of URM Walls Retrofitted with Cable: A Comparison Between a Basic Mechanical Model and Distinct Element Method

The Australian love of 'heritage' buildings (most of them are unreinforced masonry (URM)) means that greater attention is required to secure their performance under seismic or impact loading in the future. A research project has been carried out to develop a new, economic and high strength retrofitting technique for masonry structures. A series of experimental testing on URM walls retrofitted with an innovative technique by cable system have been conducted. In this paper, an analytical model which is based on distinct element method (DEM) is developed to simulate the behaviour of retrofitted walls. In DEM, a solid is represented as an assembly of discrete blocks. Joints are modelled as interface between distinct bodies. It is a dynamic process and specially designed to model the behaviour of discontinuities. In order to assist the practising engineers to design this new retrofitted wall system, a simple mechanical model was also developed to predict the strength of the retrofitted walls. The results obtained from this simple mechanical model are compared with those from both experiments and distinct element model.

北京某体育馆结构方案设计与分析

北京某体育馆外形近似长方体,采用柱顶斜拉索立体钢桁架结构。介绍了结构方案设计的全过程,同时对缆索预应力的确定、结构内力和变形以及钢结构的地震反应进行了较详细的分析,设计了结构杆件和关键节点,得出的一些结论供相关工程参考。