水工金属结构及混凝土结构中声发射信号幅值衰减特性

为了研究水工金属结构及混凝土结构中声发射信号衰减特性,采用铅芯折断作为声发射模拟源,绘制了某压力钢管和某大坝混凝土结构中声波幅值-距离的衰减曲线。结果表明,水工金属结构和水工混凝土结构中声发射信号幅值衰减整体都满足对数衰减模型;水工金属结构中衰减曲线具有明显的远场区和近场区分界线;水工混凝土结构中声发射信号幅值衰减更快,但没有明显的远场区和近场区分界线。幅值衰减特性可以为后续水工金属结构和混凝土结构声发射检测提供数据基础和参考指导。     

基于水轮机特征频率的组合长柱振动特性研究

为了有效改善当前水电站厂房整体结构的使用性能与抗震性能,以水电站水轮发电机组运行的特征频率为参数指标,分别对矩形截面空心钢管长柱、圆形截面空心钢管长柱、矩形截面钢-混组合长柱、圆形截面钢-混组合长柱4种模型进行模态分析及共振校核。分析表明,圆形截面钢管混凝土组合长柱的自振频率与振源频率错开度大于20%,能够有效避免共振,具有显著的抗震特性。在此基础上,开展室内足尺寸模型振动特性试验,通过位移响应和加速度响应等力学指标进行对比分析。结果表明,在20 Hz的振源频率下,方截面柱的振动响应小于圆截面柱。上述振动特性分析结果可为水电站厂房柱结构的工程设计提供技术支持。     

基于声发射技术湿热养护环境下混凝土单轴受压试验研究

针对复杂地质条件下引水隧洞中存在的高地温问题研究较少,通过在高温高湿、低湿两种工况下养护7、28 d混凝土试件单轴压缩试验,利用声发射能量信号来研究受压全过程混凝土内部裂纹、结构破坏以及自身性能的规律。研究结果表明:声发射能量信号变化是表征两种湿度养护环境下混凝土单轴压缩试验在不同受压阶段混凝土内部裂纹变化的试验现象。由于高地温工况下高湿和低湿对混凝土结构的影响,声发射能量信号差异很大;高湿工况声发射能量的峰值明显低于低湿工况的峰值。     

超高层建筑钢管混凝土柱及环梁施工技术

正一、超高层建筑钢管混凝土柱及环梁施工技术特点1.抗震性好,承载力强钢管内部的混凝土能够有效约束钢管混凝土柱与环梁的受力状态,进而保证了钢管的抗压强度。经过分析大量建筑工程数据可以发现,钢管混凝土柱及环梁的承载力非常强,超过了钢管柱和混凝土柱的承载力之和。钢管和混凝土的内部结构随着两者的相互作用从脆性转变为塑性,进而使结构部件的耗能能力得到改善,其延时效果也大幅度提升。在对钢管进行反复荷载作用后,通过数据分析可以看出,钢管混凝土     

再生混凝土材料声学特性参数分析

为在混凝土无损检测中采集到高信噪比的声发射信号,对再生混凝土材料的声学特性参数进行了试验研究。通过模拟加载确定了声发射检测环境的门槛值,采用断芯试验测试了再生混凝土材料的检测时间参数,包括峰值鉴别时间(PDT)、撞击鉴别时间(HDT)和撞击闭锁时间(HLT);同时确定了信号在再生混凝土材料中的传播波速,为再生混凝土材料声发射检测参数的设置提供了一定的试验依据。该声发射检测参数设置具有操作简单易行、实时动态、对原有建筑物损伤小等特点,在混凝土结构声发射检测中具有较好的适用性。     

静载和疲劳荷载作用下橡胶混凝土声发射特性研究

为研究橡胶混凝土在静载和疲劳荷载下的声发射特征参数与橡胶混凝土损伤程度的关系,基 于声发射开展了静载和疲劳荷载下不同橡胶掺量的橡胶混凝土的三点弯曲断裂试验。利用声发射的能 量、累积能量和幅值等参数,评估混凝土的损伤程度。试验结果表明:静载作用下,通过分析能量参数可 将混凝土损伤过程分为三个阶段,通过分析幅值参数可将混凝土损伤过程分为两段;疲劳荷载作用下, 通过分析累积能量变化可将混凝土损伤过程分为两个阶段,分析幅值变化可将混凝土损伤过程分为三 段。静载下随橡胶掺量的增加,声发射信号减少,疲劳荷载下,随橡胶掺量的增加声发射信号增加。掺 入橡胶后能够提高混凝土的阻裂能力并增强混凝土承受损伤的能力。     

超高耸异型雷达塔结构的施工变形研究

某新一代天气雷达塔是高度 117．9ｍ的超高耸异型建筑，采用钢管混凝土斜弧柱框架 －钢筋混凝土圆核心筒结构体系。斜弧形、变截面构件的大量应用使得施工变形较常规建筑更加复杂、难控制，将严重影响结构受力和建筑外观。为尽量避免内外结构的竖向变形差，采用 ＭｉｄａｓＧｅｎ软件模拟雷达塔的施工过程，探讨其特殊结构体系下变形差的变化规律，推导倾斜钢管柱的竖向变形补偿公式，以调整外部钢管斜柱的下料长度。结果表明，经高程补偿后的钢管柱能按预期达到设计标高，有效减轻了施工变形差的不利影响。     

基于声发射技术的混凝土动态劈拉试验研究

为了研究混凝土材料在受拉状态时的动态力学性能,采用新型动态无损检测声发射技术进行了不同加载速率下(10^-5/s ,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)混凝土劈拉试验,根据实时采集的声发射数据建立了不同加载速率下应力及同步声发射参数与时间的对应关系,并在此基础上分析了混凝土在劈拉破坏全过程中的能量释放特性及规律。结果表明混凝土在劈裂抗拉破坏过程中不具有典型的三阶段特征,加载前期产生的声发射信号较微弱,材料达到峰值应力时能量信号突然急剧上升;采集的声发射数据能真实地反映混凝土劈拉破坏特性。     

基于CEEMDAN和SVM的混凝土破坏状态声发射信号识别

针对混凝土破坏状态复杂多变、声发射(AE)信号难以从背景噪声中分离的问题,将自适应噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)方法与支持向量机(SVM)方法耦合,对混凝土破坏状态声发射信号进行识别与预测。利用CEEMDAN方法对采集的声发射信号进行分解,获取一定数量的自适应特征模态(IMF)分量,并计算各分量与原声发射信号之间的相关系数,优选出包含原声发射信号主要频域信息的IMF分量。计算各分量的特征参数能量系数和波形系数,并将其分别输入SVM中对混凝土不同破坏状态进行分类识别,结果表明能量系数作为特征参数的预测率为92.39%,波形系数作为特征参数的预测率为91.30%。     

带裂缝混凝土动态轴拉的声发射特性研究

为研究带裂缝混凝土在动态轴向拉伸荷载作用下的声发射信号特性,采用张口位移控制加载的方式,开展了张口位移速率为10~(-5)~10~(-2)/s的混凝土动态轴向拉伸断裂试验,分析了不同加载速率下声发射特征参数振铃计数、状态参数事件计数率和荷载随时间的变化曲线。试验表明:振铃计数包络曲线和荷载曲线具有良好的对应关系,且随着加载速率的提高,声发射活动越集中,试件断裂时间越短,更偏向脆性破坏,声发射能很好地揭示试件动态拉伸的受载情况和破坏状态。基于声发射特征参量的能量分析揭示了混凝土断裂破坏能量释放规律。结果表明:带裂缝混凝土动态轴向拉伸破坏不具有典型的3阶段特征,声发射信号在破坏瞬间突发性增强;随着张口位移速率的提高,混凝土断裂破坏时间缩短,极限强度增加,释放的能量呈指数增长。     

大尺寸混凝土试件断裂过程中的声发射信号特性分析

为研究混凝土断裂过程中声发射参量的特性及其在同组试件之间的离散性,设计了4组混凝土三点弯曲梁试件进行损伤断裂全过程试验。通过分析试验得到的声发射参量特性值表明:声发射参量中振铃计数和能量均能很好的表征混凝土从起裂、稳定扩展到失稳扩展的损伤断裂全过程;门槛值的变化对振铃计数造成的影响最为显著,但在同组试件之间振铃计数的离散性小,且试件尺寸越大,声发射各参量离散性越小,表明声发射参量能够揭示大尺寸混凝土的损伤断裂破坏机理。     

高压水工隧洞BFRP网格增强钢筋混凝土衬砌试验研究

为探究玄武岩纤维增强树脂复合材料网格(简称BFRP网格)对高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构裂缝控制能力及承载能力的增强作用,进行了高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构模型对比试验,试验采用真实高压水加载。通过对隧洞模型内壁环向变形监测,以及通过声发射系统对模型在加载全过程中的声发射信息监测,对比分析了BFRP网格对裂缝产生及扩展的影响。研究结果显示,与常规混凝土衬砌结构模型相比较,BFRP网格增强钢筋混凝土衬砌结构模型的极限承载力提高21%、宏观裂缝最大开度减少了68%、宏观裂缝空间分布更为分散;开裂前内壁环向拉应变增大了81%,开裂时的声发射绝对能量占加载过程中声发射总累积绝对能量的33.78%(前者为99.38%),主要破坏模式表现为韧性破坏。可见,BFRP网格可显著提高高压水工隧洞钢筋混凝土衬砌结构的裂缝控制能力和承载能力。     

The acoustic attenuation and hydraulic roughness in a large section sewer pipe with periodical obstacles.

The acoustic attenuation, relative sound pressure levels and the equivalent Nikuradse wall roughness under variable flow conditions in a 600 mm concrete sewer pipe are experimentally investigated. The values of the acoustic attenuation are obtained in the case of airborne sound propagation in the dry pipe. A range of values of the equivalent wall roughness is artificially generated by deploying a periodical array of engineering bricks. A novel method of rapid evaluation of the acoustic attenuation is proposed. The method relies upon sound reflections from the adjacent manholes. The results demonstrate that the acoustic attenuation depends strongly on the value of the equivalent wall roughness. This work can pave the way to the efficient methodology for the in-situ, physical evaluation of the equivalent hydraulic roughness of new and existing sewer networks.     

钢筋混凝土断裂参数试验研究

按照三点弯曲梁断裂试验方法测得试件最大荷载、裂缝张口位移等参数,依据《水工混凝土断裂试验规程》计算出试件的断裂韧度值。分析了钢筋在混凝土中的限裂作用,同时利用声发射技术判断起裂点。试验结果表明:采用声发射振铃计数曲线、事件计数曲线、声发射能量曲线、振幅曲线判断起裂荷载具有较高的准确性;钢筋在混凝土试件中起到限裂作用,钢筋的位置对试件断裂韧度具有一定影响。     

基于声发射的自然与饱水状态混凝土动态劈拉特性对比

为研究自然状态与饱水状态混凝土的动态劈拉特性,进行了不同应变速率(10^-5/s ,10^-4/s ,10^-3/s ,10^-2/s)下的径向劈拉试验,对混凝土劈拉强度进行了深入分析,并利用实时采集的声发射数据分析自然状态与饱水状态混凝土在劈拉破坏全过程中的能量释放特性及破坏规律。结果表明:自然状态和饱水状态混凝土的劈拉强度随加载速率的增加而增大。在低应变速率(10^-5/s,10^-4/s和10^-3/s)时,由于自由水的楔入作用,饱水状态混凝土的劈拉强度比自然状态混凝土的劈拉强度小;在应变速率为10^-2/s时,由于Stefan 效应,饱水状态混凝土的劈拉强度比自然状态混凝土大;饱水状态混凝土的动态增强因子比自然状态混凝土的大,饱水状态混凝土率敏感性更显著;声发射信号特征与混凝土的破坏特性相一致,实时采集的声发射信号可对混凝土的劈拉破坏过程进行较准确的监测。     

基于声发射参数的不同级配混凝土动态劈拉试验研究

对不同级配(二级配、三级配、四级配)的混凝土在不同应变速率下(10^-5/s,10^-4/s,10^-3/s,10^-2/s)下进行了劈拉试验。对混凝土劈拉强度及轴向应变进行了深入分析,并利用实时采集的声发射数据分析了大体积混凝土在劈拉破坏全过程中的能量释放特性及破坏规律。结果表明:随应变速率的增加混凝土劈拉强度呈增加的趋势,混凝土级配越高劈拉强度变化的奇异性越大;混凝土劈裂抗拉破坏过程不具有典型未裂阶段、裂缝阶段和破坏阶段的3阶段特征,加载前期产生的声发射信号较微弱,材料达到峰值应力时能量信号突然急剧上升;采集的声发射数据能较真实地反映混凝土劈拉破坏全过程。     

混凝土受压破坏过程声发射和红外热像特性研究

通过混凝土单轴抗压试验,采用声发射和红外热像技术对混凝土受压破坏的过程进行检测研究。结果表明:在混凝土受压破坏的过程中,红外热像检测的温度变化曲线呈降升循环式波动,随着混凝土内部的裂缝产生、扩展及摩擦作用,红外热像检测温度出现较快的升降循环。同时,引起声发射信号的产生和快速增减,声发射信号和红外热像检测温度总体呈正相关性,而在混凝土破坏时,红外热像相对平均温度和声发射信号能量达到最大值,随后迅速降低(减弱)。通过对两种检测方法的结合,由内向外较好地展现了混凝土的破坏特征,同时也为混凝土受力分析提供了新的方法。