水泥基压电传感器在交通量监测中的应用:(1)基本特性(英文)

交通量监测在公路管理养护系统中有着重要的作用。为此,一种用于监测交通量的新型水泥基压电传感器得以开发研制。该传感器能够响应由于车辆所引起的冲击荷载,而且具有耐久性好、价格低廉及全天候运行等优点。本文介绍了该传感器的制作及其基本性质。并将两个水泥基压电传感器埋置于一段混凝土梁中,以该梁作为埋入路面以下的传感单元。对该梁的测试实验表明,埋入混凝土梁的水泥基压电传感的性能没有发生变化,仍可以正确地反应各类冲击荷载。由此可见,该水泥基压电传感器对交通量的监测应用中是行之有效的。     

水泥基压电传感系统在混凝土结构动态监测中的应用

文中在新型水泥基压电传感器的基础上开发了一套水泥基压电传感系统,该系统由水泥基压电传感器、专门开发的小型电荷放大器、多通道数据采集仪和监测软件组成.该水泥基压电传感系统具有与混凝土的兼容性好,耐久性好,成本低廉等优点.将该系统应用到短柱模型和框架结构模型的动态响应测试中.试验结果表明:水泥基压电传感器在埋入混凝土构件后其频响特性和输入输出的线性关系不变,而且由其构成的传感系统还能够准确获得结构在简谐及地震地面运动下的内力.水泥基压电传感系统可用于混凝土结构的动态监测.     

1-3型水泥基压电复合材料的制备与性能研究

通过预埋压电陶瓷而制备的水泥基压电复合材料,既可以制成传感器实现混凝土结构的长期性能监测,也可以制成路面水泥制品,实现车辆与行人载荷的电能转化。本文详细阐述了压电陶瓷纤维制备过程及其基本性能。应用插排-浇筑法制备了1-3型水泥基复合材料制品,并完成了此制品在锤击作用下压电信号的采集。     

压电智能骨料的动态响应性能试验研究

基于压电陶瓷材料,设计制作了能够埋入混凝土内部的"智能骨料",作为传感器进行动态应力测量。根据压电陶瓷片尺寸将传感器分为A型和B型。采用电荷放大器和LMS数据采集系统,对应力传感器在动力加载下的响应进行试验分析。研究发现,传感器表面实测应力与电荷放大器输出电压之间有良好的线性关系;在相同的加载速率下,B型应力传感器的灵敏度系数要高于A型应力传感器,量程小于A型应力传感器。     

压电智能传感结构在土木工程中的研究和应用

压电智能结构是目前智能结构的研究热点之一,用途广阔,并取得了丰富的研究成果：文章综述了压电智能结构中的传感器／驱动器及其系统和基于压电传感器的常用监测方法以及在土木工程中的研究和应用等,并对压电智能传感结构工程实用化的前景提出看法。     

钢筋增强超高韧性水泥基复合材料梁受剪试验研究

超高韧性水泥基复合材料是一种新型建筑材料。为分析超高韧性水泥基复合材料构件的力学性能,制作了超高韧性水泥基复合材料简支梁,并对集中荷载作用下的超高韧性水泥基复合材料梁的受剪性能进行了试验研究,分析了梁在荷载作用下的受力及变形特点。试验共包括9根超高韧性水泥基复合材料梁和1根混凝土对比梁,试验的主要参数为配筋率、配箍率及剪跨比。对试件规格、加载方式、加载制度及量测设备等方面进行了介绍,并对试验结果进行了分析。从试验破坏现象来看,表明梁具有较好的延性破坏特征;从荷载位移曲线、抗剪强度及箍筋应变结果来看,表明梁具有较好的韧性;超高韧性水泥基复合材料梁试件具有较好的抗剪性能。     

压电陶瓷传感器的埋地长输管道动力响应监测

为监测埋地长输管道在冲击荷载作用下的动力响应,制作土箱-管道缩尺模型,将标定好的压电陶瓷传感器粘贴在管道上进行冲击试验。根据压电陶瓷传感器输出的加速度值,得到埋地管道在冲击荷载作用下的动力响应规律,并分析管道壁厚、管径、埋深、冲击高度等参数对管道动力响应的影响。利用有限元分析软件ABAQUS对该过程进行非线性有限元模拟,将有限元分析结果与试验结果进行对比,二者吻合程度较好。结果表明:在冲击荷载作用下,冲击高度增加,管道振动加速度峰值增大;相同工况下,大管径和薄壁管道振动加速度峰值较大,管道覆土越深,管道振动加速度峰值越小;压电陶瓷能够有效监测埋地管道的动力响应,为管道工程抗震设计和安全性评估提供参考依据。     

基于波动理论的压电智能混凝土单轴破坏实验研究

通过在混凝土标准试块内埋置压电驱动器和传感器,以波动理论为基础,通过混凝土内发射和接收应力波,构筑压电智能混凝土的主动健康监测系统,并进行了压电智能混凝土标准试件单轴破坏实验,得到剪切波速、相对能量衰减和频域特性随破坏程度的变化。实验结果表明,在一定范围的频率下,剪切波速在临近极限荷载的区域,衰减速率有所增加;而相对能量衰减,在"局部裂纹萌生"阶段,衰减速率便增加。因此,相对能量衰减在混凝土破坏的初期阶段,更具有敏感性。     

喷射超高韧性水泥基复合材料加固带裂缝素混凝土梁的力学性能试验研究

对既有受损混凝土结构的加固维修是地震灾后重建的重点之一。应用喷射超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）的拉伸应变硬化特性,研究了带裂缝混凝土梁底部喷射20mm薄层UHTCC的加固作用。结果表明:薄层喷射UHTCC对混凝土梁的弯曲强度和弯曲刚度有明显的加固作用,可将带预制裂缝的混凝土梁极限承载力提高117.5%,使受损混凝土梁的承载能力恢复到相同尺寸无损混凝土梁承载能力相当的水平;此外混凝土梁底部薄层喷射UHTCC能将裂缝宽度控制在0.1mm以下的微裂缝,有利于提高混凝土梁的耐久性。     

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。     

超高强钢筋UHPC梁受弯性能试验研究及承载力分析

将超高强钢筋与超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)组合成超高强钢筋UHPC梁,以减小钢筋用量和提高梁承载能力。开展2根超高强钢筋UHPC梁和2根超高强钢筋普通混凝土(normal concrete, NC)梁的两点弯曲试验,分析混凝土类型和受拉钢筋配筋率对梁破坏模式和受弯性能的影响。试验结果表明：试验梁的破坏模式均为受弯破坏,NC梁顶部受压区混凝土大量压碎,出现明显的弯曲变形,而UHPC梁受压区混凝土未发生明显破坏,且未出现明显变形。纵筋配筋率由1.59%提高至1.88%时,开裂荷载基本没有变化,而UHPC梁和NC梁的受弯承载力分别提高17.4%和13.3%。基于平截面假定,推导超高强钢筋UHPC梁受弯承载力计算公式,并与国外计算方法进行比较,建议方法计算值与试验值吻合较好。     

车-桥-墩耦合系统演变随机振动分析

将梁简化为两端简支的欧拉-伯努利梁模型,桥墩简化为底部固结的柱,考虑两自由度车辆移动系统与桥面结构表面接触处不平整产生的随机激励,建立了移动车辆系统-桥-墩的耦合力学分析模型。根据子结构方法和演变随机过程一般理论,并应用模态分析法对车-桥-墩耦合系统进行随机振动分析,推导得到了桥墩位移、桥墩轴力、梁竖向位移协方差函数和均方值响应的理论计算公式。通过数值算例,比较了跨中位移的确定性响应和跨中位移的均方根值响应,讨论了在不同桥墩高度、不同车辆移动速度、不同桥面等级下桥梁跨中竖向位移均方根、桥墩轴力均方根的变化规律。     

基础隔震结构健康监测系统的设计与实现(Ⅱ):系统实现

作为保障工程安全和研究结构灾变机理的重要手段,结构健康监测为研究基础隔震技术在实际工程应用中的问题提供了技术保证。基于"基础隔震结构健康监测系统的设计与实现(Ⅰ):系统设计"中的设计方法,研究某超长基础隔震结构健康监测系统的总体设计、传感器选型与测点布设、数据采集与传输方案及数据库结构设计,并对该系统已获取的监测数据进行初步分析。分析结果表明,该基础隔震结构健康监测系统协调运行状态良好,能实现其预期功能。基于性能状态评价指标对该结构状态进行评价,表明该基础隔震结构性能状态良好。     

基于LoRa的高层结构地震响应和健康监测系统设计实现

随着我国建造行业逐步向智能建造转型升级,高层结构地震响应和健康监测技术所涉及的传感器数目、待处理的数据量以及系统的复杂性都在不断增加。针对高层建筑结构地震响应和健康智能化监测需求,将物联网LoRa扩频通信技术引入到高层结构智能化监测系统中,设计实现基于LoRa的高层结构地震响应和健康监测软硬件平台方案。该系统由多个LoRa终端节点、LoRa网关、OneNET服务器和用户4个部分组成,监测数据通过LoRa网络传输,LoRa网关通过ESP8266模块接入云平台,将采集到的监测数据形成可视化监测界面。经测试,在城市空旷环境下该系统3 km内的丢包率小于8%,可实现高层结构地震响应和健康监测数据远距离、低功耗的可靠传输,帮助用户进行地震作用下振动反应资料的累积、建筑结构的状态评估和设施管理。     

基于缝宽-滑移理论的铝合金配筋混凝土梁粘结性能研究

铝合金筋与混凝土的粘结性能是影响铝合金配筋新型混凝土梁承载力的重要因素。对9根铝合金配筋混凝土梁和2根钢筋混凝土对比梁进行了静载试验,分析混凝土梁在加载过程中的裂缝发展情况,基于缝宽-滑移理论研究试验梁的粘结性能。研究结果表明:同级荷载作用下,钢筋混凝土梁的裂缝宽度小于铝合金配筋混凝土梁,钢筋与混凝土的粘结性能优于铝合金与混凝土的粘结性能;混凝土梁中纵筋所受拉力,实质上是混凝土开裂后,单元体内部粘结力的合力;纵筋与混凝土的粘结滑移量与粘结力直接相关,可通过代数和微积分计算得到二者的对应关系。     

火灾作用下预应力型钢混凝土简支梁承载性能试验研究

进行了两根足尺预应力型钢混凝土简支梁在火灾高温和竖向恒定加载耦合作用下的耐火性能试验,分析了试验梁的温度场分布规律、竖向变形特点和承载性能劣化过程。通过在试验梁端部预设压力传感器,实测了升温过程中梁端部预压力与升温时间的关系曲线。试验结果表明,预压力对火灾高温作用较为敏感,当标准升温100 min时预压力已降至初始预压力的一半,试验中一根梁出现了侧向弯曲变形。因此,对于预应力混凝土结构,火灾高温作用下应考虑构件可能的侧向变形影响。     

一种地温传感器及其在大地震临震前兆监测中的应用

介绍了地球内部温度异常与地震孕育和发生的关系以及地温异常在地震预测中的应用,分析了现有的地温测量传感技术,提出了一种用于大地震临震前兆监测的深层地温传感器,描述了基于该传感器进行大地震临震前兆监测的方法和系统架构,使得结合其他手段进行地震三要素预测成为可能。     

分布式光纤振动传感系统中数据采集及信号处理系统设计

本文主要介绍了一套分布式光纤振动传感系统中的数据采集及信号处理系统,该系统设计采用高性能的运算放大电路完成光电信号调理,以高精度差动模数转换器AD9246完成模数转换工作,并选用高性能FPGA作为核心逻辑控制器,并以低功耗的OMAP-L137作为CPU负责振动数据计算、网络通讯等工作,从而使该-OTDR分布式光纤振动传感系统测量范围扩展到25 km范围。本文通过计算相邻测点振动增量方法检测是否发生了振动入侵,提高了分布式光纤振动入侵检测的灵敏度。该设计方法提高分布式光纤振动传感系统的信噪比,使得该系统振动检测灵敏度提高、抗干扰能力增强,因此该分布式光纤振动传感系统可以用于实际工程的振动监控。     

广东省地震局~(14)C实验室建成并正式测试

经筹建和大量试测后,广东省地震局~(14)C实验室已于近日正式投入测试。该室是以镁法合成苯(经测试,纯度达99.94％),用FH—1935低本底液体闪烁仪进行测量的。FH—1935液闪仪是近年来我国自行研制的测量装置,其主要技术性能和指标接近或超过国际先进的同类装置。仪器配有微机,由其构成一套1024道多道脉冲幅度分析器,具有工作效率高,     

基于响应面的预应力混凝土桥动力有限元模型研究

建立了基于正交实验的响应面模型和精细有限元模型,并将其用于中华大桥的有限元模型修正,通过实测动力数据对修正后的有限元模型计算结果进行了验证。基于修正后的有限元模型,分析了预应力对预应力钢筋混凝土桥梁模态信息（频率和振型）的影响,以及单元类型对桥梁模态频率的影响。结果表明,修正后的有限元模型能够比较准确地反映桥梁实际结构的动力特性,基于响应面模型和遗传算法的修正方法可有效地用于大桥的健康监测和状态评估;预应力对预应力钢筋混凝土桥梁模态信息的影响较小,建模时可不予精确考虑;对于由多根预应力混凝土梁组成的桥梁体系,采用实体单元分析较好。