基于热效应的涉水混凝土工程裂缝监测方法

相比于常规混凝土结构,水下混凝土结构开裂对结构安全具有更加恶劣的影响,准确、及时地监测裂缝的发生发展过程,对保障涉水工程安全、防止事故具有重要意义。本文基于流体–热源–裂缝的热效应耦合作用,提出水下混凝土结构裂缝监测的温度示踪法,并设计3种裂缝监测方案,分别采用监测管–多孔套管组件、监测管–空心套管组件和监测管–灌水管组件实现开裂信息与开裂部位热力学信息的转换。其中:前两种监测方案主要利用热传导原理,使开裂后裂缝周围介质的热力学参数发生改变,从而改变热量传递规律;第3种方案主要利用对流传热原理,通过灌水使裂缝截面产生对流传热效应,从而提高传热速度。针对上述3种监测方案,分别制作了混凝土梁试件,采用光纤光栅温度传感器和陶瓷加热管组成的传感加热单元开展了瞬态传热模型试验,根据热源降温曲线的分段特征,定义了反映热源降温速度的判别指标,利用该指标进行裂缝的识别,并对3种方案的裂缝识别效果进行分析和对比。结果表明:3种监测方案均能很好地判断是否有裂缝产生;在裂缝定位方面,方案3效果更好;在裂缝宽度定量识别方面,方案1无法识别裂缝宽度,方案2仅可在流动水环境中识别裂缝宽度,方案3可根据渗漏流量识别裂缝宽度。

不同螺栓连接装配式墙板抗震性能

分别对3片拉力螺栓连接墙板和3片剪力螺栓连接墙板进行低周反复荷载试验,对比研究2种螺栓连接的装配式墙板抗震性能;分析各螺栓连接墙板位移组成及其对总变形的贡献,并探讨墙板水平缝传力机理及节点潜在破坏形态。研究结果表明:采用2种不同螺栓连接的墙板均满足低层建筑安全性,但在传力模式、破坏形态、承载能力、刚度及耗能等方面存在差异。螺栓连接墙板水平缝张开是导致墙板刚度减小的主要因素。基于节点破坏形态计算的水平缝抗弯承载力与试验结果吻合较好。

考虑SSI效应的下一代大型海上风力机抗震控制研究

为研究地震载荷对海上风力机结构动力响应。以IEA 15 MW单桩风力机为研究对象,基于开源软件FAST二次开发,考虑土-构耦合效应,通过模态加速度法和调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)编写了海上风力机地震动力学仿真及结构控制程序,研究三种不同载荷场景下风力机结构动力响应变化以及TMD对塔架振动效果的影响。结果表明,地震载荷为风力机塔架振动的主要因素,风载荷与波浪载荷对地震后塔顶纵向位移影响较大;TMD能有效降低塔顶振动,降低峰值40%以上,对地震后塔基面内弯矩降载明显,降低标准差70%。

漏磁检测多排传感器的数据修正理论及方法

漏磁检测因其显著的技术优势,被广泛应用于无损检测铁磁性构件中的缺陷,尤其是在油气管道的内检测领域。漏磁检测信号的空间分辨率由传感器的排布密度决定,但传感器的排布密度受其尺寸限制,尤其是对单排传感器。因此为提升检测信号的空间分辨率,传感器的多排、错排布置是简单易行的方法。由于多排传感器所处位置的背景磁场不同,不同背景磁场对检测信号的影响规律尚不清晰,因此需要对以上问题进行理论分析,并提出对多排传感器检测数据进行修正的方法。本研究基于磁荷理论,将缺陷检测信号划分成背景磁场和缺陷漏磁场两部分的叠加,给出了两者叠加的规律。基于此提出了对多排传感器的检测数据进行修正的方法,并通过COMSOL仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

航空燃油系统微生物腐蚀研究进展

微生物腐蚀是当前各工业环境中普遍存在的严重问题,且微生物腐蚀影响范围广、危害大,而目前使用的防治措施的效果不明显。从常见的微生物腐蚀现象切入,以航空燃油系统中存在的微生物对金属材料的腐蚀为背景,主要介绍了航空燃油系统中常见的微生物种类,并综述了这些微生物对航空用材腐蚀行为的影响,以及常见的微生物对其他金属材料的腐蚀机理,以期为不同环境下微生物腐蚀的机理研究、探索新型高效的微生物腐蚀防治措施提供有效参考。

土体含水率监测的移动点热源法研究

土体含水率监测的线热源法对加热功率要求较高,当热源强度不稳定时,监测结果容易受到影响。为了解决线热源法的不足,提出了土体含水率监测的移动点热源(point heat source,PHS)法。该方法利用土体热物性与含水率之间的相关性,通过监测土体中PHS的降温规律间接识别含水率。通过数值模拟研究了点热源在含水率均匀分布的土体中的传热规律,根据热源降温曲线的特征,定义了含水率判别指标η,进而建立了含水率与判别指标的拟合关系,并对监测灵敏度的影响因素进行了参数分析。在含水率非均匀分布的土体中开展了点热源降温规律的数值模拟,根据测点降温时程曲线计算含水率判别指标,并利用含水率与判别指标的拟合公式反演含水率分布。结果表明,点热源法反演得到的含水率分布与实际值吻合较好,验证了该方法的理论可行性。通过模型试验进一步验证了该方法的可行性。

玄武岩纤维增强再生混凝土箱梁疲劳性能试验研究

为研究玄武岩纤维增强再生混凝土箱梁疲劳性能,设计了10根玄武岩纤维增强再生混凝土波纹钢腹板组合箱梁,对其进行四点弯曲变幅疲劳试验。通过分析箱梁的裂纹扩展过程、破坏形态和挠度,研究再生粗骨料取代率和碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)加固对纤维再生混凝土箱梁疲劳性能的影响。试验结果表明:纤维再生混凝土箱梁呈现两种疲劳破坏形态,即未加固组合箱梁发生钢-混纵向滑移,CFRP加固组合箱梁在波纹钢腹板焊缝焊趾处撕裂;总体上,纤维再生混凝土箱梁表现出良好的抗变幅疲劳性能;再生粗骨料取代率是影响变幅疲劳寿命的主要因素,随着再生粗骨料取代率增加,变幅疲劳寿命分别降低了15.5%、15.5%、10.2%和31.4%;CFRP加固能有效地抑制疲劳裂纹扩展和底板与腹板的纵向滑移,增强再生混凝土抗弯刚度,进而提高组合结构的疲劳寿命;理论计算的纤维再生混凝土组合箱梁的变幅疲劳寿命均高于试验值。

超高强型钢混凝土组合柱受力性能及设计方法

为研究JGJ 138—2016《组合结构设计规范》对于超高强型钢混凝土(SRC)组合柱的适用性,根据试验研究、数值模拟和理论分析,对材料强度涵盖C130、C90高强混凝土和S690、S500、S355型钢的SRC柱受力性能和工作机理进行了研究。试验变量包括荷载偏心率、构件含钢率、钢纤维掺量及箍筋构造形式等,对构件破坏模式、承载能力和变形能力等指标进行分析,并基于纤维单元法预测了压弯构件荷载-挠度响应和轴力-弯矩相关曲线。通过对比分析,指出现行欧洲规范EC4中塑性应力分布方法高估了SRC柱承载力,并基于钢与混凝土强度匹配准则和柱构件变形性能,提出了高强材料有效强度用于SRC柱承载力预测,预测效果较设计规范有明显改善。