纤维增强复合筋中FBG的传感特性

纤维增强聚合物(FRP)具有突出的耐腐蚀、高强度、非磁性、质量轻、高疲劳限值的特性,而光纤布拉格光栅(FBG)具有抗电磁干扰、尺寸小、准分布式测量、抗腐蚀、绝对测量等突出优点.将FRP与FBG相结合,制作FRP-FBG智能复合筋.通过材料拉伸和温度试验分析智能复合筋的力学特性、应变传感特性和温度传感特性.试验结果表明:FRP-FBG智能复合筋既不改变FRP的力学特性也不改变FBG的应变传感特性,智能复合筋的温度传感性系数提高了约2.16倍.FRP-FBG智能复合筋克服了FBG在混凝土中埋设时难以保护的难题,是集功能材料和结构材料于一体的新型土木工程材料,具有广泛的应用前景.     

基于OF-FBG共线智能钢绞线的预应力损失监测

本文基于增强纤维光纤布里渊与光纤光栅共线智能筋的特点,考虑钢绞线的工作环境,设计开发出一种新型的光纤布里渊与光纤光栅共线智能钢绞线结构。该光纤光栅智能钢绞线具有工程布设简单、耐久性好、绝对测量和实时监测能力强等优点,适合于预应力混凝土结构预应力损失的监测需要。     

腹部开设圆孔钢筋混凝土梁的试验研究(Ⅴ)

通过试验 ,研究了采用在圆孔周边设置加强钢环的腹部开设圆孔的钢筋混凝土梁的破坏特点、加强环筋的应变特点、挠度、裂缝宽度及承载力等力学特性 ,指出该形式的加强筋对改善开孔梁的受力性能效果不大 ,远不如孔洞周边配置加强箍筋和斜筋对腹部开设圆孔的钢筋混凝土梁的力学性能影响明显     

腹部开设圆孔钢筋混凝土梁的试验研究（V）

通过试验,研究了采用在圆孔周边设置加强钢环的腹部开设圆孔的钢筋混凝土梁的破坏特点、加强环筋的应变特点、挠度、裂缝宽度及承载力等力学特性,指出该形式的加强筋对改善开孔梁的受力性能效果不大,远不如孔洞周边配置加强箍筋和斜筋对腹部开设圆孔的钢筋混凝土梁的力学性能影响明显。     

土工合成材料加筋土结构的蠕变耐久性研究

在对土工合成材料无约束条件下的蠕变规律和蠕变时的应力-应变-时间关系进行研究的基础上,结合加筋土结构内筋材的受力特点,建立加筋土结构内筋材蠕变伸长量和最大应变的计算方法;根据筋材蠕变对加筋土结构功能和安全性的影响,提出土工合成材料加筋土结构的蠕变耐久性评估的筋材应变控制准则和结构侧向变形控制准则,并提出相应的耐久性预测方法,最后通过实例分析验证了方法的可行性.     

预应力空心板梁的张拉控制程序

随着路网项目的展开，桥梁工程开始采用大跨度高强结构体系。后张法预应力混凝土采用高强钢绞线作为受力筋，同时按构造要求配置非预应力筋，大大缩小了构件的配筋率和混凝土体积，减轻了结构自重，提高了构件的抗变形能力。但在实践中，发现传统的钢绞线张拉程序，对张拉的初始应力控制偏小，使得实测与理论伸长值的差值往往超出规范允许的范围。下面结合实际。对桥梁施工过程中发现的问题，谈点认识、分析处理和体会。     

钢绞线锚具空间受力与锚固特性研究

为研究钢绞线锚具的空间受力特征及锚具应力与钢绞线轴向张力之间影响规律。采用ABAQUS有限元软件建立锚具-钢绞线仿真计算模型,考虑夹片与锚具之间的微滑移及不同摩擦系数影响,分析不同钢绞线张力作用下锚具空间应力分布特征及轴向、环向应变变化规律,并通过锚固张拉试验实测锚具的应变分布。结果表明:钢绞线受夹片横向挤压作用而在锚下位置表现出复杂三向受力状态,计算Mises应力远高于非锚固区域;夹片与锚具接触界面的摩擦系数对锚具应变有明显影响,摩擦系数为0.04时产生的环向和轴向应变均小于摩擦系数为0.01和0.02;锚具应力与钢绞线轴向张力符合单调映射关系,但并不完全吻合线性变化规律,实测锚具对称测点位置处的应力亦难以保证完全一致。     

双钢板混凝土组合墙平面内抗剪性能:理论分析与数值模拟

为了研究核电工程中双钢板混凝土组合墙体平面内受剪机理以及平面内受剪荷载与应变的对应关系,以7个核电工程中平面内受剪双钢板混凝土组合墙体的试验数据为基础,通过对组合墙体受力的合理简化假设,推导出组合墙在不同受力阶段时的荷载公式和应变公式;并进行有限元模拟与之对比.比较结果显示,计算值和有限元值与试验值吻合较好,但计算值的极限荷载略小于试验测得的极限荷载,到达极限荷载时有限元计算的应变值要小于试验测得的应变.进一步分析表明,有限元分析结果能反映极限荷载时混凝土墙体的裂缝方向,栓钉和拉结筋对平面内受剪时极限荷载有一定的影响,而有限元分析中较难准确模拟出组合结构平面受剪时的边界条件.     

基于ANSYS不同螺旋槽规格的钢丝应力分析

目的研究在钢绞线中心丝上设置螺旋式凹槽并植入光纤光栅的智能钢绞线,解决对大应力应变钢绞线损伤破坏全过程的实时监测问题.方法螺旋槽的角度对光纤光栅传感器的应变灵敏度起着关键性作用,同时螺旋槽宽和槽深影响了钢绞线的应力情况,基于ANSYS有限元软件,通过改变不同螺旋槽角度、宽度和深度,对螺旋槽中心丝的最大应力、最大位移和螺旋槽内应力变化率方面进行分析.结果不同螺旋槽规格对智能钢绞线的力学性能及应变监测量程有着重要的影响,当螺旋槽钢丝槽深0.3 mm,槽宽1.2 mm,角度为45°时,该螺旋槽钢丝的最大应力和最大位移适中,螺旋槽内应力变化率为57.1%,应力集中情况较小,对钢绞线承载力影响较小.结论该ANSYS分析为螺旋槽中心丝对智能钢绞线力学性能及大量程应变监测性能提供有效的依据.     

环向约束作用下预应力传递长度理论解析和试验

为改善梁体受力性能,研究了环向约束作用下的预应力传递长度并得出其解析方程。首先,通过考虑先张法预应力钢绞线的"Hoyer效应",采用厚壁圆筒理论模型,建立平衡方程、黏结力方程和相容方程,提出有环向约束作用下的先张法预应力钢绞线传递长度的理论表达式;其次,设计并进行先张法小梁试验,测量钢绞线放张7 d后预应力混凝土梁腹板(与钢绞线中心等高)位置处混凝土应变,验证提出的传递长度理论表达式的正确性;最后,对比预应力传递长度理论计算值、试验值和不同标准规范设计值。研究结果表明:在钢绞线周围设置环向约束弹簧可以显著缩短预应力传递长度(缩短量大约为45%),有效改善梁体受力;提出的有环向约束作用下钢绞线预应力传递长度理论表达式能较好反映实际预应力传递长度,其理论计算值与实测值之比的平均值非常接近;先张法预应力的放张会增加预应力传递长度,在实际的施工中应该缓慢逐级放张,不宜直接切割放张。现行规范对预应力传递长度的计算是偏于保守和安全的:《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)的计算值最为保守;《CEB-FIB 2010规范》和《ACI 318M-02规范》中预应力筋传递长度的计算值比较接近实测值;《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2015)计算结果处于中间位置。     

初始应力对钢管混凝土拱桥面内极限承载能力的影响

通过引入存在初始应力的钢管混凝土本构关系,研究了初始应力对钢管混凝土拱桥面内极限承载能力的影响．编制了能同时考虑几何非线性和材料非线性的有限元程序,并用此程序计算得出了无初始应力和存在初始应力情况下拱结构的荷载-位移曲线．结果表明初始应力对钢管混凝土拱桥的面内极限荷载值的大小影响较小,但对拱的变形影响较大,初始应力的存在增加了拱结构的塑性性能．可为进一步研究初始应力对钢管混凝土拱桥受力性能的影响提供参考．     

应变强化用奥氏体不锈钢力学性能影响因素

为合理确定应变强化工艺参数,试验研究了材料化学成分、板材厚度及应变速率等因素对奥氏体不锈钢的强度、塑性等力学性能的影响规律.研究发现,对于应变强化用奥氏体不锈钢,应确保Ni、Mn等奥氏体稳定化元素的含量.应变强化奥氏体不锈钢低温容器的设计制造应充分考虑冷热轧制工艺导致的不同厚度板材力学性能差异.拉伸应变速率越低,强化压...     

预应力钢绞线动态力学拉伸性能及本构关系

首先利用电液伺服加载试验机对单束钢绞线在(10~(-3)~10~(-1)s~(-1))应变率范围内进行动态力学拉伸试验;然后根据实验数据,分析了不同应变率对屈服强度的影响规律;并对我国设计规范中用于硬钢类材料简化计算的Ramberg-Osgood本构模型进行修正,以获得可以更好地描述钢绞线动态拉伸应力-应变关系的本构模型。研究表明,单束钢绞线的应变率越大,其屈服应变和极限应变越小,屈服强度越大。修正后的Ramberg-Osgood本构模型能够较好地描述钢绞线动态拉伸应力-应变关系;并且随着应变率的增大,钢绞线的硬化指数减小,残余应变增大。     

光纤光栅传感器对预应力锚索的受力监测

预应力锚索的受力状态监测特别是锚索内应力分布的监测是目前工程领域一大难题。本文提出将准分布式光纤布拉格光栅（FBG）内嵌至锚索材料-钢绞线中心丝的技术,以实现对其受力状态及应力分布进行监测。基于此技术,结合FBG监测原理和锚索锚固理论,以锚索锚固长度、FBG布设位置及数量为主要变化参数,设计了FBG自感知钢绞线材料并将其浇筑于钢管内作为锚索模型试件;并对FBG自感知钢绞线材料进行张拉标定试验和钢管锚索拉拔试验。张拉标定试验表明,内嵌于钢绞线中心丝材料中的准分布式FBG传感器成活率为100％,应变灵敏度集中在0.0012,应变-波长的拟合度皆超过0.999。拉拔试验结果表明,内嵌式FBG传感器可有效监测全长粘结型锚索轴力分布规律;且传感器可实现对锚固段、自由段应力传递规律的定点监测;为锚索浇筑长度的设计、张拉应力的补充提供了计算依据。     

水平连铸坯热应力的计算和分析

应用铸坯凝固过程中的热弹塑性应力模型,对马钢水平连铸热试期间的铸坯进行了传热、应力和应变分析计算。定量地反映了铸坯的热应力分布,指出水平连铸铸坯出结晶器后,表面温度回升太大,可能产生中间裂纹和中心裂纹。     

新Ⅲ级钢筋动力性能及在抗爆结构中的应用试验

在静力试验的基础上首先利用KG-5型快速加载试验机对新Ⅲ级钢筋进行了不同应变率下的动力性能试验,完整给出了材料的动态应力时程曲线,定性研究分析了新Ⅲ级钢筋的动态力学性能;然后利用KG-500型快速加载试验机对不同配筋率、不同混凝土强度的梁进行了快速加载条件下的抗弯性能试验,比较研究了新Ⅲ级钢筋与普通II级钢筋混凝土梁的动态抗弯承载性能及其与配筋率及混凝土强度的变化关系.结果表明,新Ⅲ级钢筋具有良好的动态力学性能,随变形速率增加,其屈服强度提高,但塑性保持不变;在防护结构中合理采用新Ⅲ级钢筋具有良好的综合效益.同时指出了在使用中应注意与混凝土强度匹配的具体问题.     

10CrNiMo高强钢的低周疲劳特性

采用圆形横截面光滑试样,通过轴向不同应变幅控制的低周疲劳试验,研究了10CrNiMo高强钢的低周疲劳特性,包括循环应力-应变行为、应变-寿命特点、循环应力响应及其力学滞后现象,给出了相应的疲劳参数、循环软硬化特性及应变滞后规律.对裂纹扩展方向及试样疲劳断口的观察表明:裂纹扩展面与轴向力呈现多角度关系,裂纹萌生于试样表面,沿断口周边分布,且具有多源性;疲劳裂纹主要以锐化--钝化机制扩展.     

钢管包钢纤维混凝土短柱轴心受压的弹塑性理论分析

运用弹塑性理论 ,对钢管包钢纤维混凝土短柱轴心受压的受力状态、屈服准则、应力与应变计算和力学特性等进行了理论分析。运用米塞斯屈服准则 ,并考虑到单向纵压屈服和单向环拉屈服的边界条件下 ,提出了钢管包钢纤维混凝土轴压短柱 ,在钢管纵压与环拉作用时的承载力计算公式     

钢桥面沥青铺装层疲劳损伤分析与车辆轴载换算

采用力学近似方法,对钢桥面沥青混合料铺装层在循环荷载作用下的力学行为和疲劳损伤特性进行了理论分析.采用粘弹性损伤模型的能量转换方法对钢桥面沥青混合料铺装层应力场、应变场及损伤场分布状况进行研究.依据钢桥面沥青混合料铺装体系复合结构的应力场、应变场和损伤场在疲劳过程中的动态演变规律以及疲劳裂缝的形成机理,推导出钢桥面沥青铺装层疲劳性能方程和车辆轴载换算公式.结合南京长江第二大桥钢桥面铺装工程,应用所建立的疲劳性能方程以及轴载换算公式对钢桥面铺装层使用寿命进行预测.