损伤跨尺度演化导致的混凝土强度尺寸效应

基于直接从混凝土破坏机理出发建立的混凝土材料微裂纹模型,对不同尺寸的混凝土三点弯梁试样进行了多尺度建模,对损伤演化导致的试样破坏进行了数值仿真分析,探讨了混凝土尺寸效应的发生机理.研究结果表明:混凝土材料微裂纹模型能成功模拟混凝土中微裂纹分布式生长、聚合、宏观裂纹形成与扩展、试样破坏的全过程;随着混凝土梁试样尺寸的增大,试样中的微裂纹数目及其分布的随机性也随之增加;这些裂纹在微细观尺度上的无序效应在损伤跨尺度演化过程中被放大,导致混凝土试样的宏观力学行为随之变化,即强度减小,断裂能增大,宏观性能的离散度减小;损伤跨尺度的非线性串级发展是导致混凝土强度尺寸效应的根源;相较于Bazant尺寸效应,模拟结果更符合Carpinteri多重分形尺寸效应律.     

桥梁结构动态应变监测信息的分离与提取

对工作应变传感器和温度应变传感器的数据进行了对比分析,利用能量谱比指标将监测系统输出的原始应变数据按照温度、应力和测量噪声3种类型在频域中进行分类,分别确定了温度变形与结构应变的分界频率.提出了一个多分辨递阶方法,可将3类不同信息分离并提取出由结构应力导致的应变信息,在分离信息基础上考察了干扰部分和温度应力部分对疲劳评估的影响.研究结果表明,2个分界频率值对同类桥梁有较强的参考价值,提出的算法具有多分辨和递阶的特征,适合于海量应变数据的压缩与预处理,便于在结构健康监测系统软件中集成.虽然变温变形部分的能量很大,但其对疲劳评估产生的误差很小;而干扰信息虽然能量很小,但对疲劳评估产生的影响很大,其主要原因是干扰信息使得应力应变中提取的应变幅发生偏移.     

润扬悬索桥钢箱梁结构疲劳应力监测及其分析

分析了润扬悬索桥结构健康监测系统记录的钢箱梁结构主要部件在交通和环境载荷下的应变时程曲线的规律,研究得到了润扬悬索桥钢箱梁结构在正常交通载荷、重车过桥和台风经过时的疲劳应力谱的特征;结合该桥实时监测的温度变化,分析得到了钢箱梁结构应变时程和温度时程之间的关联性.研究结果表明:润扬大桥结构健康监测系统中的局部应变监测系统能够有效提供钢箱梁结构疲劳应力监测信息;目前各监测部位的有效应力幅较低,主要由车辆和环境气温变化共同引起,疲劳应力的平均值与环境气温变化有很大相关性;重型卡车通过对桥梁造成的疲劳损伤增量幅值是一般车辆载荷经过时引起的几十甚至上百倍,因此在特大型车辆通过时需要密切关注和监测其引起的过载及其对疲劳累积过程的影响.     

ZS型老旧杆塔自动化建模及承载特性分析

为探求不利工况下ZS型老旧杆塔的力学响应，解释其在大风作用下倒塌的原因，以110 kV ZS型架空输电塔为例，通过编制自动化建模程序建立结构的有限元模型，分析不同风载荷工况下电塔的静力承载性能，并基于振型叠加理论分析电塔的动力承载特性。结果表明:ZS型输电塔抗扭性能差且塔身中部为薄弱部分，由于承载力不足，在不利荷载作用下容易发生破坏从而导致整体的倒塌。基于电塔的承载力分析，提出相应的加固方案，数值模拟表明加固后主材的承载力比显著降低，验证了加固方案的有效性。     

模拟混凝土破坏过程的微裂纹模型及其应用

提出了一种适用于定量模拟混凝土材料的微细观裂纹数值模型.该模型可用于模拟和分析材料破坏的全过程,包括砂浆/粗骨料界面上初始微裂纹的扩展、微裂纹的聚合、宏观主裂纹的形成与扩展及最终破裂的全过程.作为分析实例,对4组不同配比的16种混凝土拉伸试样进行了破坏过程仿真分析.结果表明,利用该数值模型可揭示混凝土常见的拉伸破坏模式与机理;骨料体积增加时,混凝土的延展性有增大趋势,强度则呈现减小趋势,这与已有文献中混凝土拉伸实验结果相符.该数值模型直接从失效机理出发,建立了定量描述含微细观裂纹的准脆性材料破坏过程的新方法,可望为该类材料/结构的失效控制或安全设计提供参考.