预应力FRP增强胶合木的预应力损失研究

研究了预应力FRP增强胶合木梁的预应力损失,其中:FRP采用先张法施加预应力,并采用胶合与机械相结合的方式锚固于胶合木梁。分析表明:先张法FRP板的预应力损失主要包括垫块变形和木材弹性变形,FRP应力松弛、季节温差引起的预应力损失和木材蠕变引起的预应力损失。该研究基于平截面假定,通过胶合木梁的受力平衡与变形协调及材料本构模型,建立了每项预应力损失的计算公式,以及预应力损失后的胶合木梁反拱挠曲线方程,确定初始预应力限值范围;计算并分析了3组预应力CFRP增强胶合木梁的预应力损失值,应用反拱挠度实测值验证该研究计算理论。研究成果可为预应力FRP增强胶合木的设计与安全性评估提供理论参考。     

利用倾角传感器测试桥梁挠度的实用方法研究

考虑到桥梁的挠度与截面转角具有对应关系,提出了利用倾角传感器测试桥梁挠度的实用方法。该方法利用结构有限元模型计算单位荷载在不同位置作用时的挠度曲线,以此挠度曲线作为基准位移模式,而真实挠度为基准位移模式的线性组合;组合系数的确定采用对倾角测试数据进行最小二乘拟合的方法,有效地减少了测试误差的影响。通过有限元仿真和九江大桥实测分析结果表明,该方法精度满足工程要求,计算速度快,适合在线挠度监测。     

基于局部测点模态测试的简支梁桥承载刚度评定试验研究

快速可靠地检测服役桥梁的承载刚度对保障道路交通线路的安全运营具有重要意义。文章提出一种基于局部测点模态测试的简支梁桥承载刚度评定方法,并以某实际工程中一座简支梁桥为试验对象,对所提方法的可行性和准确性进行验证。设计传统桥梁荷载试验的中载和偏载加载方案,测得各工况下简支梁桥跨中截面的实测静挠度,基于环境激励进行联合测点模态试验和局部测点模态试验,预测简支梁桥跨中截面的模态挠度,并结合桥梁理论挠度计算结构挠度校验系数。结果表明：中载、偏载工况下联合测点模态试验预测的跨中截面模态挠度与静载试验跨中截面实测静挠度的相对误差最大不超过5.7%,基本满足工程精度的要求;联合跨中截面测点和桥面加载点测点的联合测点模态试验能够准确评估桥梁的承载刚度;仅在跨中截面布置传感器的局部测点模态试验预测的模态挠度基本等价于联合测点模态试验预测的模态挠度,两者的相对误差小于2%,局部测点模态测试预测的跨中截面挠度校验系数与静载试验的实测挠度校验系数相比具有很好的一致性。     

大型渡槽结构模态分析

大型渡槽在南水北调水利工程中起着重要作用。本文根据大型渡槽的结构特点,考虑渡槽横向弯扭耦合振动、约束扭转变形、渡槽支架变形和盆式橡胶支座等胶地支座等对渡槽动力作用的影响,应用梁段有限元方法,对某大型渡槽的模态进行分析,研究了该渡槽设计水位、渡槽支架高度、渡槽支架截面尺寸、渡槽盆式橡胶支座刚度变化等对大型渡槽模态的影响,探讨了该大型渡槽的上述４种工况下的模态变化范围,所得结果可为大型渡槽的抗震设计提     

建筑变形后幕墙结构屈曲破坏临界荷载研究

为解决传统建筑沉降变形中存在的幕墙结构易发生变形、稳定性较差等问题,提出建筑沉降变形中幕墙结构屈曲稳定临界荷载的研究。选取框架玻璃幕墙作为研究对象,建立玻璃面板的有限元模型,分别从X、Y、Z三个方向对玻璃面板施加平动自由度约束力,进行幕墙结构屈曲稳定临界荷载的模拟;然后在建筑底部不同节点处设置竖向弹簧,通过调节弹簧刚度模拟建筑沉降变形的竖向作用力,在此基础上,采用能量法分别计算玻璃肋的应变势能、外力势能和弹性约束势能,根据势能驻值原理计算得出建筑沉降变形中幕墙结构屈曲稳定临界荷载;最后设置不同的玻璃肋参数,选取单一变化因素进行实验。实验结果表明:在不同玻璃肋跨度和截面厚度对比下,所提方法的计算结果较为准确,且所提方法的临界荷载计算耗时低于其他方法,具有较高的实际应用价值。     

球管组合试件在超低周疲劳试验中的变形特征研究

为研究管球组合试件在超低周疲劳试验中的变形特征,设计了三向支撑可单轴往复加载的试验装置。采用不同加载制度对钢管φ60×3. 5进行超低周疲劳试验,得出了断口截面特征、中点的空间挠度和椭圆度、滞回曲线、断口环向壁厚分布规律。结果表明:中点处的椭圆度和空间挠度可以反映材料损伤过程,可通过这两指标为震后评定螺栓球网架杆件的工作状态提供参考;幅值改变会加速材料的损伤,同时当加载幅值恒定时材料的损伤也会随循环次数增加而缓慢积累;管球组合试件的滞回性能良好;断口截面形状、中点的空间挠度和椭圆度及断口环向壁厚变化也因加载制度不同而差异显著。     

倾角仪法测量高铁桥梁动挠度研究

荷载作用下,桥梁挠度测试方法有拉线位移计法、水准仪或全站仪法、光电或激光位移计法、全球定位系统（GPS）法、摄像法以及倾角仪法等,但这些方法在高速铁路列车作用下的高频振动实时动挠度测试方面的研究较少。基于倾角仪测试法,对高频振动下桥梁的实时动挠度测试方法进行研究。室内和现场测试结果表明:该法不仅可以测试梁两端的实时倾角值,而且通过测试桥梁有限部位的实时动倾角,可拟合得到整座桥梁的实时动倾角曲线,通过积分可得到桥梁的实时动挠度曲线,且测试的挠度值不受桥墩下沉及支座变形的影响。该方法可为高铁桥梁健康监测提供可靠的实时动倾角曲线和实时动挠度曲线。     

FBG传感器在碾压仿真混凝土大坝模型实验中的应用

光纤光栅传感器(FBG)具有抗电磁干扰、结构简单、测量精度高、长期稳定性好,可以实现实时、在线监测等优点,在传感器领域中得到了广泛的应用。对自行开发的管式光纤光栅应变传感器进行了混凝土梁纯弯标定实验;利用光纤光栅传感器检测了混凝土结构内部的应变变化;应用该种传感器,对在白噪声、正弦波、随机波三种动力荷载作用下碾压仿真混凝土大坝坝段模型结构各个工况下的应变进行分析。结果表明:自行开发的管式光纤光栅传感器应变测量值与电阻应变片测量值符合很好;成功监测了碾压仿真混凝土大坝坝段模型在动荷载作用下的弹性应变和启裂应变,为大坝结构在地震作用下的健康状况分析提供可靠依据。     

阵列式位移计在动力测试中的应用

阵列式位移计（SAA）是一种基于微电子机械系统测试原理测试加速度和位移的传感器,具有精度高、可重复利用、自动实时采集等特点。该仪器装置可满足静态下岩土工程的变形测试要求,如边坡滑移、隧道、路基沉降、桥梁挠度等变形监测,也适用于动态下的加速度、位移、温度的测试。国内首次将阵列位移计（SAA）应用在大型振动台试验中,对桩基和刚性复合地基以及地基土在地震动作用下加速度和位移等动力响应进行研究。表明加速度动力系数在砂层中放大,软土中减小。随着输入地震动峰值的增大,地基土中不同深度测点的峰值加速度动力系数均有所降低,说明在累加地震作用下土体传递地震波的能力减弱。     

应用光纤光栅应变箍传感器的管道腐蚀监测试验

为了验证通过光纤光栅应变箍传感器对管道进行腐蚀监测的方法的可行性,在均匀腐蚀管道模型和局部腐蚀管道模型上分别进行了试验,试验所使用的应变箍传感器能够测量管道截面的环向应变,通过环向应变能够反应管道壁厚的变化情况。试验表明,这种光纤光栅应变箍传感器性能优良,可以应用于测量腐蚀引起的环向应变,在管道的腐蚀监测中具有很好的应用前景。     

边坡变形的分布式光纤监测试验研究及实践

布里渊光时域反射计（BOTDR）是一项新型光电传感仪器,可对沿光纤的轴向应变进行分布式监测。该技术采用光纤作为传感和传输介质,具有良好的抗干扰、长距离、可植入性和分布式监测等特点。本文总结了近几年来分布式光纤在边坡工程中监测的工程实践和试验研究结果。实践表明,将光纤传感器铺设在加固边坡的锚杆和框架梁中,在加固边坡的同时进行安全监测,可以取得良好的效果;而将光纤直接铺设在边坡浅层土体中进行监测,可以及时对边坡安全提供预警,但往往不利于长期监测。本文还介绍了将光纤传感器布设在用于加固边坡的土工织物中进行安全监测的室内试验研究。实验证明,不同的光纤类型、布设方法、土工织物性能等都会对监测结果产生影响。最后分析了分布式光纤监测在岩土工程监测中的应用前景,以及今后研究的关键技术问题。     

基于钻孔截面变形方法(CBDM)测量岩石应力变化

本文发展了一种基于钻孔技术来监测岩石应力变化的钻孔截面变形法(CB-DM),该方法可以用来测量垂直于钻孔轴线的岩体的二维应力状态变化.本文通过载有激光位移传感器的样机,对该方法进行详细介绍,理论上分析测量结果的影响因子,证明该方法能够有效估测岩体的应力变化.     

车辆荷载下路基变形特性分析

采用光纤布拉格光栅(FBG)技术监测路基动态变形,并结合数值模拟手段可以有效分析车辆荷载下路基的变形特性。本文对埋设FBG传感器的试验路段进行车辆荷载作用下路基动态加载—卸载试验,监测其动态变形响应。结合现场实测数据,通过FLAC3D软件对路基在车辆荷载下动态变形响应进行了模拟。结果表明:在1.4 t车辆荷载作用下,弹性变形均是塑性变形的8倍左右,数值模拟与现场监测获得的路基动态变形趋势一致,均以弹性变形为主、塑性变形较小;表明建模方法、参数选取及计算过程合理。在此基础上,利用经过校验的计算方法对不同车辆荷载下路基动态变形进行了多工况计算分析,分析中发现:路基弹性变形、塑性变形同车辆荷载非线性关系显著:荷载增加4倍时,弹性变形增加约4倍、塑性变形增加4倍;车辆荷载增加9倍时,弹性变形增加约11倍、塑性变形增加约13倍。因此,应对重载车辆对路基的破坏作用给予足够关注。采用现场测试与数值模拟相结合的方法,可较为高效合理地分析路基动态变形响应,为道路工程防灾减灾及安全评价提供了技术手段。     

间隙与支座类型对开孔三重钢管防屈曲耗能支撑性能的影响

利用ABAQUS有限元分析软件对开孔三重钢管防屈曲耗能支撑进行拉压循环荷载作用下的滞回性能、支撑的承载力及核心管的应力和变形进行模拟分析,研究了核心管与内外约束管之间的间隙和支撑的支座类型对支撑性能的影响。研究结果表明:当间隙为0 mm时,防屈曲耗能支撑在加载过程中出现套箍效应和整体屈曲现象;当间隙为1~2 mm时,加载过程中不出现套箍效应和屈曲现象;当间隙大于3 mm时,三钢管出现明显的弯曲,建议支撑的间隙控制在1~2 mm之间;当支座类型为铰接时,支撑还没屈服就已经屈曲;当支座类型为半刚接时,加载到38 mm时支撑发生屈曲;当支座类型为刚接时,支撑在加载的过程中不出现屈曲现象,在设计的过程中按铰接考虑是偏于安全的。     

基于无线倾角传感器的桥梁挠度测量研究

桥梁是现代交通运输网络中的重要组成部分,挠度是衡量其安全性的重要指标。本文在分析各种桥梁挠度测量方法的基础上,提出了应用研制的无线倾角传感器测量挠度的方法。首先,介绍了常用的测量挠度方法,并在倾角测量挠度机理的基础上,提出了采用两点法测量挠度的方法;其次,采用模块化方法设计了一种低功耗的无线倾角传感器节点,节点加载TI公司的MAC协议栈实现自组网、能够测量倾角值并将数据发送到协调器,协调器通过串口将数据发送到PC机,数据处理后显示挠度曲线;最后,通过实验验证了所提出的利用倾角测量挠度方法的实用性与可靠性。实验表明,采用无线倾角传感器实现对桥梁挠度测量,无需布线、简单方便,具有很好的应用前景。     

间歇固结排水条件下上海原状饱和软黏土的动力特性试验

针对高铁列车荷载引起的地基长期沉降,既有动三轴试验研究往往忽略高铁运营期间存在间歇期、加载方式实际为分阶段加载的情况。基于此,本文通过一系列循环三轴试验研究间歇阶段固结排水条件下上海饱和软黏土在动应力影响下的动力特性,并探讨不同动应力和不同加载方式对土体轴向累积塑性应变的影响。研究结果表明：在不同动应力影响下,间歇期固结排水产生的轴向累积塑性应变增量随间歇阶段的后移始终呈非线性减小的发展趋势;当振次相同并且动应力幅值为10 kPa时,分阶段加载产生的累积塑性应变大约是连续加载的3倍;当振次相同并且动应力幅值为30 kPa时,连续加载产生的超孔压大约是分阶段加载产生的超孔压的5倍。分阶段加载使高铁地基产生更大的沉降,对高铁运营的安全性提出更高的要求。     

基于等效框架模型的砌体结构抗震模拟及验证

等效框架模型采用宏观模型来模拟砌体墙在平面内的抗震性能。砌体墙的墙柱和墙梁采用同时考虑轴向弯曲和剪切变形的基于力法的纤维截面进行模拟,且两者的连接视为刚性区域。轴向压缩及弯曲效应在截面纤维模型中考虑,而剪切效应由V-γ剪切恢复力模型表达,弯曲和剪切在单元层面进行耦合。通过统计和分析,确定骨架曲线的计算方法,并基于Ibarra-Krawinkler模型提出剪切恢复力模型。通过算例得出:该模型在单调加载和循环加载下的数值计算结果与试验结果均吻合较好。     

光电液位传感器及其在桥梁挠度自动测量中的应用

挠度是反映桥梁线性变化的重要参数,光电液位传感器是一种新型的连通管液位检测传感器,它的测量精度能达到0.1mm。将光电液位传感器、连通管、485总线、RS485/232转换卡、计算机等组成桥梁挠度自动测量系统,能够对大型桥梁挠度进行多点、长期、在线、远程、自动监测且不受桥梁现场高尘、高湿和浓雾的影响。目前,该系统已经成功应用到重庆大佛寺长江大桥上,测量结果表明可以准确获取桥梁的挠度信息,测量的挠度值能够真实反映桥梁的挠度变化,是一种有效的桥梁挠度自动测量方法。     

成桥混凝土箱梁温度场观测与温差分布研究

以广东佛山市潭州大桥扩建桥为工程实例,对该成桥箱梁的温度场及其挠度进行了现场观测;分析了其各板块全天温度变化的特点及趋势,重点研究了箱梁截面的竖向温度分布规律,并采用非线性回归方法给出了箱梁截面竖向温差分布模式,在此基础上,分别按该温差分布模式、公路规范温差分布模式以及其他文献温差分布模式,采用有限元软件MIDAS/CIVIL对该桥进行了温度变形仿真分析。研究结果表明,箱梁内温度变化比环境温度变化滞后约2～3h,基于不同的温差分布模式计算得到的箱梁挠度效应相差较大,按本文温差分布模式计算的挠度与实测值吻合较好。     

金属橡胶支座剪切性能试验研究

针对一种金属橡胶支座,研究其剪切性能。进行3种压应力下的拟静力试验,分析竖向压力和水平剪切变形对支座剪切性能的影响;以试验数据为基准,建立支座剪切性能与压应力之间的相关性经验公式,提出能够近似模拟试验曲线的三线性恢复力模型。试验研究表明,随着支座剪切变形的增大,支座等效刚度及耗能增大,等效阻尼比减小,屈服力基本保持不变,滞回曲线由梭形逐渐变为反S型,当剪切应变大于25%时支座出现刚度硬化现象;随着支座压应力增大,支座的耗能、屈服力、等效刚度及等效阻尼比均增大。