浅论智能混凝土与结构

智能混凝土材料是将具有自感应、自调节和自修复等组件材料与混凝土基材复合,并按照结构的需要进行排列,以实现混凝土结构的内部损伤自诊断、自修复和抗震减振的智能化。与其他智能材料相比,智能混凝土是多功能本征性智能材料,可从本质上提高工程结构的性能。自感知混凝土、自调节混凝土和自修复混凝土等是智能混凝土研究的热点。     

自修复智能混凝土的研究进展

简述自修复智能混凝土的起源和发展,以及近十年来国内外自修复智能混凝土的发展历史和研究现 状,分析了自修复智能混凝土研究发展中所存在的问题及其实用价值,展望了自修复智能混凝土的发展趋 势和应用前景．     

自修复混凝土研究进展

智能混凝土是建筑材料与智能科技相结合的产物，是智能材料的一种。自修复混凝土是智能混凝土发展的高级阶段。混凝土在受力或其他因素的作用下，会出现裂缝，影响了混凝土的使用寿命。自修复混凝土在出现裂缝时，能自动分泌出粘结液并渗入裂缝中，使混凝土裂缝重新愈合，恢复甚至提高混凝土的性能。全面回顾了自修复混凝土的发展背景和国内外的研究现状，阐述了现今自修复混凝土研究与应用中存在的问题，通过深入分析，展望了自修复混凝土的发展趋势和应用前景。     

自修复智能混凝土简支梁试验研究

采用免振捣自密实混凝土作为自修复智能混凝土的基材,内置玻璃纤维,分别在修复空心玻璃纤维内注入α-氰基丙烯酸酯胶粘剂、氯丁橡胶胶粘剂和聚氨酯胶粘剂,进行自修复自密实混凝土简支梁构件的三分点纯弯试验.比较了这3种胶粘剂的修复效能,及内置不同数量修复玻璃长管对简支梁承载力恢复和提高能力的差异.     

地下结构混凝土微胶囊自修复法及力学模型

由于受到外环境和内环境的共同作用,地铁隧道结构的劣化现象是不可避免的,且用常规方法难以修复.而微胶囊自修复混凝土为地铁隧道结构的修复提供了新的方法,它能够智能、大范围地修复细微裂缝,且对结构造成的初始损伤较小.为此,提出了基于泰勒弹性损伤模型的受拉荷载下地下结构微胶囊自修复混凝土的二维自修复细观力学模型,建立了损伤修复演化方程,给出了修复后柔度的求解公式.微胶囊自修复水泥的试验与数值对比分析表明,该模型不仅能够模拟地下结构微胶囊自修复混凝土的损伤修复现象,而且具有较好的计算精度.     

乳酸钙掺量对基于微生物矿化沉积的混凝土裂缝自修复效果的影响

基于微生物矿化沉积的裂缝自修复技术能够有效地实现混凝土裂缝的自诊断和自修复;然而,如果混凝土中微生物矿化沉积过程中所必需的营养物质掺量不足,则可能限制其裂缝自修复效果的充分发挥。以科式芽孢杆菌为自修复剂,以膨胀珍珠岩为修复剂载体,研制出一种新型裂缝自修复混凝土。主要考察乳酸钙掺量对基于科式芽孢杆菌矿化沉积的混凝土裂缝自修复效果的影响。试验结果表明,经过修复养护28 d后,研制的自修复混凝土表现出优越的裂缝自修复能力,最大修复裂缝宽度达到0.67 mm,为普通混凝土最大裂缝修复宽度的2.23倍;并且乳酸钙掺量对混凝土裂缝自修复效果影响较大,随着乳酸钙掺量的增加,混凝土的裂缝自修复能力显现出先上升后趋于平稳的趋势,当乳酸钙掺量为胶凝材料质量分数的1.75%时,混凝土的裂缝最大修复宽度达到最大。     

混凝土裂缝及修复技术的现状与发展

通过分析现有混凝土裂缝事后维修技术及存在的弊端,提出适应智能材料发展的自修复混凝土及自修复技术。通过列举国内外现有自修复技术的研究进展及存在的问题,指出自修复混凝土及自修复技术的新的发展空间。     

混凝土梁智能自修复试验与研究

利用形状记忆合金的形状记忆效应和受限回复产生较大驱动力的特性以及胶粘剂对裂缝的填充、修复特性,研究了一种智能自修复混凝土梁.通过试验验证了智能混凝土梁的自修复能力,并对智能混凝土梁的修复机理进行了分析.试验结果表明:裂缝产生后,胶粘剂从修复纤维管中渗入裂缝;通电加热改变形状记忆合金温度而使其对梁施加回复力,裂缝闭合.修复后的试样再次加载时,其开裂荷载提高,修复后的裂缝未再次开裂,而在试件中出现了新的裂缝.     

内置玻璃胶囊自修复混凝土力学性能试验研究

将自密实混凝土技术应用于自修复混凝土中,并采用正交试验方法,分析玻璃胶囊几何参数和体积掺量对自密实混凝土力学性能的影响,比较各因素对其强度影响的大小关系,揭示了玻璃胶囊几何参数和掺量对自密实混凝土强度的影响规律,选取了几何参数和掺量最佳组合的玻璃胶囊.     

自修复混凝土中内置玻璃短管对混凝土力学性能的影响

介绍了内置空心玻璃短管的自修复混凝土材料,通过对掺入不同长度、不同管径、不同掺量玻璃短管 的自密实混凝土标准试块进行力学性能测试,来对比不掺玻璃短管试块的力学性能,并分析产生这些影响 的原因,从而得出合宜的玻璃短管几何参数和合理的短管掺量,为自修复混凝土工程实践提供参考．     

基于CAN总线的智能断路器控制器设计

智能断路器是在传统断路器中引入计算机技术、数字处理技术和通信技术而形成的新一代断路器．本文采用TI公司的MSP430处理器芯片，完成了智能断路器控制器的设计．该智能断路器控制器不仅具备基本的三段电流保护功能，还具有液晶显示、热记忆、自诊断等功能；另外，为实现电力配电网络的通信要求，本断路器控制器采用Controller Area Network（CAN）现场总线技术实现控制信息的远程传输．实验结果表明，所设计控制器不仅实时性好，电磁兼容性强，而且体积小、成本低、易于实现．     

基于HART通信的涡街流量计的智能软件设计

在给出涡街信号的检测和流量计算的软件流程后,提出了实现流量计智能化的方法：将涡街流量计的各种功能参数化,即通过友好界面,用户可凭借设置特定参数项的值,达到智能仪表的软件组态、参数设定、自校正和自诊断、显示方式的选择、提供非测量用管理参数等功能。软件设计时,根据特定的参数项名称,给出相应的人机交互模块,很好地体现了软件设计的模块化思想。     

钢管混凝土劲性骨架拱桥主拱圈外包混凝土的调载技术

劲性骨架混凝土拱桥为跨越山区峡谷的一种重要桥型,随着对更大跨径混凝土拱桥的需求日益迫切,首先就要解决将大体积量混凝土外包在劲性骨架上。在调查大量此类桥型基础上,总结出在浇筑外包混凝土时的几种调载方法,并列举出实际桥例证明其调载效果,得出不同调载方法的优劣及使用范围,及对大跨径钢管混凝土劲性骨架拱桥外包混凝土浇筑的展望。     

拱桥技术的回顾与展望

对石拱桥、钢拱桥、混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥简要回顾了其发展,介绍了应用现状,分析了应用前景.对混凝土拱桥,介绍了国外在大跨径混凝土拱桥的研究现状,对材料、结构构造以及施工架设方法等方面的发展方向进行了展望,并重点介绍了波形钢腹板-混凝土拱桥新桥型的试设计研究.对钢管混凝土拱桥,介绍了应用与理论研究进展,对结构与构造、设计计算理论的发展提出了看法.     

活性粉末混凝土人行天桥试设计研究

活性粉末混凝土(RPC)是一种抗压强度高且韧性、耐久性好的水泥基复合材料,应用于人行天桥,具有经济、美观、耐久性好等特点。以主跨47 m的某人行天桥为原型,进行了RPC人行天桥试设计。分析结果表明,与钢桥相比,RPC桥性价比较高,主梁材料费用为钢桥的61.0%;与预应力混凝土(PC)桥相比,结构受力性能有较大的提高,主梁混凝土和预应力筋用量减少56.4%和18.2%,结构自重减轻53.9%。因此,RPC人行天桥具有较大的应用优势。     

列车超速防护系统的自诊断研究

针对系统分布热备冗余容错结构的特点，提出了对整个系统进行各种故障自诊断的方法，包括系统开机时的上电自诊断、系统工作中的动态自诊断、现场运用中维护时详细的静态自诊断和功能自诊断、整个系统通信网的自诊断及系统偶然故障后立即恢复的方法等。并给出了系统进行各种自诊断的测试代价的估计值。     

开口U形肋组合桥面板基本力学性能

为了检验所提出的开口U形肋组合桥面板在桥梁使用中的受力性能,并区分其与常规桥面板的受力性能,设计制作了3个不同桥面板试件,其中包括1个混凝土桥面板、1个正交异性钢桥面板、1个带U形肋组合桥面板.通过静力试验测试了不同桥面板在荷载作用下负弯矩区混凝土开裂情况、桥面板不同部位的结构应变和变形、极限承载力等.试验结果表明,在车轮荷载作用下,开口U形肋组合桥面板的应力远远低于正交异性钢桥面板的应力,避免了桥面板钢结构疲劳的发生;在重量比混凝土桥面板小57%的情况下,组合桥面板的承载力是混凝土桥面板的1.42倍;在用钢量约为钢桥面板1/2的情况下,二者的承载力相当.     

T形肋正交异性组合桥面板力学性能

为了检验所提出的T形肋正交异性组合桥面板在局部车轮荷载作用下的受力特性及这种桥面板在桥梁第二体系中的受力性能,并区分其与常规桥面板的受力性能,设计制作了4个不同桥面板试件,其中包括一个混凝土桥面板,一个正交异性钢桥面板,两个不同尺寸的T形肋正交异性组合桥面板.通过静力试验测试了不同桥面板在荷载作用下负弯矩区混凝土开裂情况、桥面板不同部位的结构应变和变形等.试验结果表明T形肋正交异性组合桥面板在车轮荷载作用下其局部应力水平显著低于正交异性钢桥面板,相同宽度的T形肋正交异性组合桥面板其极限抗弯承载力分别是混凝土桥面板和钢桥面板的2.30倍和1.57倍以上,表明T形肋正交异性组合桥面板具有较强的抗疲劳性能.     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥拱顶桥面断缝研究

一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥,拱顶一段设计为框架式结构,为了减小混凝土桥面板应力,框架段桥面每隔一定距离设一道断缝。本文主要研究拱顶框架段桥面断缝对全桥结构静力特性与动力特性的影响。结果表明,拱顶框架段桥面设置断缝可降低框架范围内桥面板的应力,但拱肋混凝土应力有所回增,时结构的动力特性影响不大。     

大跨度上承式钢管混凝土拱桥拱顶桥面断缝研究

一座大跨度上承式钢管混凝土拱桥,拱顶一段设计为框架式结构,为了减小混凝土桥面板应力,框架段桥面每隔一定距离设一道断缝。本文主要研究拱顶框架段桥面断缝对全桥结构静力特性与动力特性的影响。结果表明,拱顶框架段桥面设置断缝可降低框架范围内桥面板的应力,但拱肋混凝土应力有所回增,时结构的动力特性影响不大。