复合物空心悬臂梁的应变实验对比分析

应用电阻应变片和光纤光栅对复合空心梁的应变进行测量,同一截面的上表面对应位置的应变相同,截面下表面应变不同。传感器的灵敏度较好,线性相关性达到0.9989以上,光纤光栅和应变片传感器的应变与荷载的灵敏度23με/kg以上,光纤光栅波长与应变的灵敏度达31pm/kg,应变片的误差为1με,光纤光栅误差为0.82με。     

预应力混凝土T梁桥锚下有效预应力检测方法

为确定预应力混凝土T梁桥在施工阶段,结构锚下有效预应力值的大小,基于梁挠曲变形理论,推导结构锚下有效预应力的计算公式,以某40 m预制T梁桥为依托工程,采用实梁检验,验证锚下有效预应力计算公式的正确性.结果表明:锚下有效预应力计算值与实梁测试值误差在10％以内,满足工程需求,研究成果可为混凝土梁桥有效预应力的预测与评估提供参考.     

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。     

基于RPC梁的准分布式光纤光栅传感器性能分析

目的研究内嵌预压式封装的准分布式光纤光栅(FBG)传感器在活性粉末混凝土(RPC)梁中的监测问题及评估其性能.方法以无粘结预应力RPC试验梁为载体,将5个FBG传感器串联并内嵌封装于梁内部钢绞线和钢筋中,构成准分布式传感网络,实现结构整体多点监测;对封装有准分布式FBG传感器的钢绞线进行重复张拉试验,观察传感器监测情况;对分别施加不同预应力的三根RPC梁进行两点集中加载试验,分析传感器对梁的监测情况.结果准分布式FBG传感器响应灵敏,应变-中心波长变化值拟合线基本重合,应变灵敏度与理论值非常接近,应变监测量程均能达到7 500×10~(-6)以上,可与钢绞线很好的协同变形;同一筋材各测点处FBG传感器的应变发展趋势基本一致,荷载-应变曲线图出现两处明显拐点,对应混凝土梁第一条裂缝出现和钢筋屈服时刻,与理论相符;FBG传感器监测稳定,与同测点位置的电阻应变片数据基本相同,且信号更加稳定.结论多点准分布式FBG传感器对RPC梁监测精准,稳定性好,该监测方法为预应力结构的分布式监测提供了新思路.     

多测点自感知预应力钢绞线在月亮湾大桥中的应用

精准监测体内索体应力是评估预应力结构安全的重要途径,为解决实际工程中体内预应力难以有效监测的问题,提出一种内嵌光纤光栅(fiber bragg grating, FBG)传感器的自感知钢绞线。通过张拉试验并结合月亮湾大桥实际应用,选用2根体内索作为预应力实时监测对象,对钢绞线逐级张拉至1 395 MPa,在每根索的张拉端及索1/4跨处布置2个FBG测点。结果表明:自感知钢绞线的张拉非线性误差小于2.58%,应变灵敏度为1.09～1.13 pm/με,在工程应用中,自感知钢绞线中的传感器成活率达到100%,最大监测应变为7 153με,最大监测应力为1 394.79 MPa,与理论值1 395 MPa误差仅为0.02%,可有效监测施工张拉和锚固全过程。可见自感知钢绞线能实现对体内索体应力精准、有效的实时监测。     

内嵌光纤光栅碳纤维板对RC受损梁监测

为了评估预应力碳纤维板加固钢筋混凝土(RC)梁的健康状态,以光纤光栅(FBG)传感器为依托,对加固前、后RC梁的共振频率进行监测;然后,对RC梁进行抗弯和人工激励实验,依据共振频率变化曲线判定健康状态.结果表明:受损RC梁经过预应力碳纤维板加固后,RC梁的极限承载能力与刚度均得到提升,共振频率基本提升了28%;对于不同的激励位置,RC梁共振频率曲线基本一致.     

孔道偏差对纵向预应力损失的影响

为研究孔道偏差对PC刚构桥纵向预应力损失的影响,以有限元法为基础,借助结构分析软件建立了不同跨径下PC刚构桥的数值模型,计算了孔道偏差对3种不同类型的纵向预应力钢束预应力损失的影响,同时研究了规范定义的孔道偏差系数k的缺陷并提出设计阶段计算跨中有效预应力时采用本文定义的广义孔道偏差系数k′.研究表明,孔道偏差对结构最大负弯矩区域预应力损失影响偏小,对结构最大正弯矩区域预应力损失影响最大.为保证后期预应力储备,计算跨中预应力损失时宜采用广义孔道偏差系数k′,取值范围为0.003 1~0.003 5.     

贴片式FBG传感器在锚固工程中的应用

近20年来,预应力锚固技术发展很快。在桥梁、隧道、边坡、吊车梁等结构工程领域中,使用日益广泛。但因预应力锚杆、锚索失事带来的重大工程事故也随之增加,预应力锚索、锚杆应力的分布测量及长期运行监测问题,已日益重要和迫切。目前主要采用电类传感器,有测力环、电阻应变片、钢筋计等。但上述手段无法满足锚索的长期监测要求。本文介绍了光纤光栅传感技术,提出使用粘贴式 FBG 传感器对预应力锚杆应力进行分布和长期监测。应用结果表明：它具有很高的测试精度,长期稳定性好,信号传输距离远,为长期监测提供了一种可靠有效的手段。     

活性粉末混凝土(RPC)预应力叠合梁受弯性能研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)材料的结构性能,设计了三根活性粉末混凝土无粘结预应力叠合梁,对其受弯性能进行了研究,得到了关于截面应变分布、钢绞线应力增量、中点挠度等有效的试验数据以及试验梁的裂缝分布和破坏特征．试验结果表明,RPC叠合梁的截面应变符合平截面假定;裂缝分布仍然具有明显的纯无粘结预应力梁的裂缝分布特征;荷载-挠度曲线为两直线段形状,且有效预应力越大,试验梁延性越差,破坏时挠度越小,荷载-预应力增量曲线形状与荷载-挠度曲线形状相似,呈两直线段．文中还建立了试验梁的开裂弯矩和刚度计算公式,理论计算结果与试验结果吻合良好．     

基于结构退化分析的桥梁长期挠度计算

针对虎门大桥辅航道桥在运营期间中跨跨中过量下挠问题,通过有效预应力实测数据确定结构整体预应力束损失模型。选取B3收缩徐变模型,同时考虑截面刚度及弹性模量退化,结合有效预应力实测数据,提出考虑结构多因素退化的长期挠度计算方法,对比该计算方法计算结果与结构中跨跨中下挠实测数据,验证计算方法可用性并分析误差原因。研究结果表明:考虑结构四类退化的长期挠度计算方法较传统计算方法更为接近结构下挠实测值,运营过程中预应力正抛物线损失与结构实际下挠相符;考虑基于结构损伤的长期挠度计算结果与结构下挠实际观测值误差在7%以内,中跨预应力损失通常伴随边跨预应力"张紧",这种"张紧"现象对结构长期下挠控制是有利的。     

预应力CFL增强RC梁有效预应力研究

粘贴预应力纤维增强复合材料（FRP）对土木建筑结构进行加固和修复,可以提高工程效率,改善构件的受力状况.有效预应力是预应力研究领域中最为关键的参数.本文以碳纤维薄板（CFL）加固RC梁为研究对象,进行理论研究计算有效预应力和采用间接预应力施加方法进行预应力CFL增强RC实验并测得有效预应力。并将理论计算结果与实验结果进行了比较,两结果大体上比较接近,理论计算结果较实验值偏大。     

大跨度预应力混凝土曲线连续刚构桥施工控制方法研究

介绍了预应力混凝土曲线连续刚构桥施工控制的特点、原理和方法,根据划分的施工阶段,建立有限元模型,对该桥的施工过程进行仿真分析,通过有限元理论计算结果和施工过程中对主梁线形和内力监测结果的比较,验证了监控方法的有效性,为曲线预应力混凝土桥梁的安全施工和合理成桥状态提供了技术依据,同时给其它大跨度悬臂浇筑连续梁桥的施工控制提供借鉴和参考.     

预应力碳纤维布加固混凝土梁预应力长期损失的增量微分法

为深入了解预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的预应力长期损失,采用随时间变化的换算弹性模量方法,建立了考虑混凝土收缩徐变、胶层徐变及钢筋混凝土梁与碳纤维布界面滑移的预应力长期损失增量微分模型,得到了给定边界条件和荷载形式下的预应力长期损失闭合解。为验证该方法的有效性,对相关学者的试验梁进行了长期预应力损失的计算。计算结果表明,所建立的微分增量模型可以用来预测预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的预应力长期损失。     

基于横张增量法的PC梁桥现存应力测试与评估

针对目前预应力混凝土桥梁由于多方面因素造成的预应力损失,基于静力平衡原理,通过横张增量法对实桥进行预张力测试,采用线性条件下二级间增量方式消除误差,得出实测桥梁的目标钢束现存应力,并与规范中理论设计值进行对比分析,确定在役桥梁预应力储备状况。研究结果表明：实测箱梁跨中8根正弯矩束中,有3根钢束有效预应力实测值小于设计值13.36%～23.7%,墩顶4根负弯矩束实测值较设计值大16.86%～24.59%,由此说明,PC箱梁预应力损失较严重,主梁刚度有所下降。     

基于光纤光栅传感器的地铁车站支撑内力自动化监测技术

依托深圳地铁4号线三期工程观澜站,介绍了光纤光栅表面应变计在基坑支撑内力自动化监测中的应用,包括光纤光栅表面应变计详细的安装过程及支撑内力的计算方法。并进行了现场监测数据分析,为推广应用提供技术支撑。     

缓粘结预应力混凝土连续梁预应力损失计算及摩阻力研究

基于缓粘结预应力混凝土两跨连续梁的受弯试验研究,对加载过程中预应力筋的摩阻力进行了分析研究,并计算了缓粘结预应力连续梁的预应力损失。通过分析得出了在预应力损失中孔道摩擦损失起主要作用的结论;对比试验中摩阻力测试值和预应力损失计算值,虽然二者存在一定的差异,但相差并不大,表明试验数据有一定的可信度,为在设计缓粘结预应力混凝土连续受弯构件提供参考数据。     

纤维布加固无粘结预应力梁抗弯试验研究

通过试验对纤维布加固无粘结预应力梁的破坏形态、受力性能、截面应变分布以及挠度变化等进行了研究,主要讨论了加固梁在不同纤维布加固层数、不同加固前预损伤作用和不同加固纤维材料下的性能．试验结果表明：通过粘贴芳纶纤维布、碳纤维布材料都可以有效地提高无粘结预应力梁的受弯极限承载力;当采用多层纤维布加固时,加固梁的受弯极限承载力提高幅度与粘贴纤维布层数的增加呈单调递减的规律;加固前,施加20％、40％对比梁极限承载力预损伤对加固性能影响不大;同层数纤维布加固,芳纶纤维布与碳纤维布加固梁的受力效果相似,受弯极限承载力相近,裂缝开展和刚度变化存在差异．在试验研究的基础上,通过有限元软件ABAQUS进行了模拟计算研究,模拟结果表明,ABAQUS可以真实反映纤维布加固无粘结预应力梁的整个受力过程,模拟值与试验值吻合较好．最后根据试验以及数学模拟中反映出的规律,建立了纤维布加固无粘结预应力梁极限抗弯承载力的实用理论公式,理论计算结果与试验结果符合较好．     

基于内嵌光纤栅技术的钢筋混凝土梁自振频率监测试验研究

推进单一传感器多功能化发展是结构工程监测技术领域中新的研究热点之一。本文通过对以内嵌光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器的钢筋为受力筋的钢筋混凝土小梁进行ABAQUS模态分析、人工激励试验和抗弯试验,探究内嵌于钢筋的FBG应变传感器监测钢筋混凝土梁未加载和损伤状态下的自振频率方案的可行性。结果表明：通过人工激励试验获得的未加载试验梁的自振频率约为37.43Hz,与ABAQUS有限元模态分析结果38.366Hz和理论计算得出的试验梁横向振动一阶自振频率理论计算结果36.167Hz基本一致,误差不超过2.5%;在抗弯试验中,试验梁出现破损后FBG应变传感器仍能够稳定监测到结构的自振频率,在试验全过程中,FBG应变传感器能实时监测钢筋的应变变化情况,实现了用内嵌于钢筋的FBG应变传感器同时进行结构自振频率监测和应变监测的目的。     

CFRP配筋活性粉末混凝土梁延性和变形性能

在对不同参数CFRP配筋活性粉末混凝土梁受弯性能试验研究的基础上,对CFRP配筋活性粉末混凝土梁的延性和变形性能进行了研究,并采用数值分析对CFRP配筋活性粉末混凝土梁的延性性能进行了参数分析.试验和分析结果表明:与CFRP配筋普通混凝土梁相比,CFRP配筋活性粉末混凝土梁具有良好的延性和变形能力;提出的荷载-挠度曲线下降段斜率公式能较好地反映出结构实际受力情形,由此计算的基于能量定义的延性指标与试验值吻合较好;采取增大混凝土极限压应变、增加预应力筋无黏结长度、增大受压钢筋的配筋率或降低有效预应力均能有效增大发生混凝土压碎破坏CFRP配筋RPC梁的延性和变形能力.     

预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具锚固性能试验研究

采用自主研发的足尺张拉、锚固预应力碳纤维板锚固性能试验装置,对3组预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具试件进行了锚固性能试验,测试了碳纤维板应变和预应力损失。结果表明:合理设计的预应力碳纤维板圆齿纹平板锚具,可靠锚固碳纤维板的拉伸应变达极限应变的50%,预应力锚固损失小于规范规定计算值,能够满足实际加固工程的锚固要求。