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。     

基于加权最小二乘的结构模态参数与损伤识别

为提高利用最小二乘进行模态参数识别的精确度,提出了分频段加权最小二乘模态参数及损伤区域识别方法。分别基于各频率段能量和普通克里金插值作为权值,加权计算模态参数。将此方法应用于识别时变系统,用于Koyna混凝土重力坝在地震作用下损伤识别中。结果表明,识别的固有频率时程曲线可以准确地对结构损伤情况进行描述,根据坝体观测点在初始和损伤结束时刻的响应信号识别的归一化振型可以对结构损伤进行定位。该方法可以较大地提高结构模态参数的识别精度,并且准确地识别结构的损伤区域。     

基于单弹簧联结单元法的白鹤滩拱坝孔口配筋非线性有限元分析

采用单弹簧联结单元法及混凝土四参数损伤模型,对施工期工况下白鹤滩拱坝的6~#底孔结构进行了钢筋混凝土三维非线性有限元计算,分析了配筋对孔口结构应力状态的影响,以及配筋后混凝土的损伤情况、钢筋应力分布及裂缝开展宽度等。结果表明,加入钢筋对该孔口大部分区域的混凝土应力影响不大,但会使大梁、下游闸墩等拉应力较大部位的应力状态有所改善;该孔口中仅在大梁与闸墩结合处发生轻微损伤,加入钢筋能在一定程度上限制损伤的增大和扩展;6~#底孔中钢筋应力不大,裂缝开展宽度满足规范要求。     

大体积混凝土结构裂缝控制

许多建筑物结构,尤其是具有大体积混凝土的建筑物,在建设和使用过程中出现了不同程度、不同形式的裂缝。文章对大体积混凝土结构裂缝产生的原因,基本形式及产生规律进行了阐述。从结构设计,材料选择,施工方案和施工现场监测等几个方面对大体积混凝土结构裂缝控制进行了初步探讨。     

外激励作用下基于相关应变变化率的薄板损伤研究

以相关应变变化率作为识别参数,以弯曲薄板为研究对象,采用改变单元厚度的方法模拟结构损伤,应用有限元对结构进行外激励作用下的瞬态分析。瞬态分析以单元处相关应变变化率突变值,作为损伤定位和损伤程度判断。结果表明相关应变变化率对于结构的损伤的敏感性强,易于定位。在此基础上给出了通过相关应变变化率直方图进行损伤识别定位的新方法,识别效果明显。     

基于HHT的钢纤维加固混凝土重力坝损伤指标

混凝土结构开裂严重影响结构性能,采用纤维混凝土加固是减小结构开裂的工程措施之一。基于希尔伯特－黄变换（ＨＨＴ）提出了钢纤维混凝土加固混凝土重力坝损伤指标识别模型。对纤维含量为1．0％、2．0％和3．0％的三组钢纤维混凝土加固坝体的地震响应时程进行希尔伯特－黄变换。综合考虑结构地震响应频率和幅值的变化,提出基于ＨＨＴ的结构位移频谱差损伤指标识别模型,并与数值分析中坝体的损伤分布进行对比。结果表明:得到的损伤指标曲线与坝体损伤的分布变化趋势相一致,说明提出的损伤指标对结构损伤识别有较好的敏感性和准确性。     

基于振动信号的水电机组状态劣化在线评估方法研究

实现水电机组状态劣化评估和故障预警是行业研究的热点。论文提出了一种结合时域与频域特征的机组劣化在线评估方法。(1)先利用检测指数确定振动信号中对机组运行状态最为敏感的时域特征;再以机组健康状态下工况参数X(水头、开度等)和检测指数筛选的振动信号时域特征Y为健康样本,利用最小二乘支持向量机构建机组状态健康模型Y=f(X)。基于该模型,以实时工况参数为输入,在线预测对应工况下机组振动信号时域特征健康值,计算健康值与实际值之间的相对误差,作为评估机组劣化程度的时域劣化指标。(2)利用小波变换与奇异值理论对振动信号进行分解,提取健康状态下机组振动信号奇异值特征向量并得到健康聚类中心,实时计算实测信号奇异值特征向量与健康聚类中心之间的相对欧式距离,作为频域劣化指标。结合时域和频域劣化指标,在线计算综合劣化指标评估当前时刻机组劣化程度。结合实际机组运行案例,验证了该模型的有效性和实用性。     

青兰渡槽大体积混凝土温控技术研究

对平板支撑大体积混凝土施工质量、施工工艺及结构稳定等关键技术展开深入研究和分析论证。结合不同工况采用温控仿真有限元模型程序,通过温度场、应力场等平板支撑混凝土结构计算和裂缝分析,研究混凝土温度控制及裂缝防治措施,探索混凝土应力计算及裂缝防治新技术,找出变化规律,指导施工实践。图2幅,表9个。     

混凝土试件楔入劈拉试验及损伤参数研究

通过3组不同初始裂缝长度的混凝土双支承楔入劈拉试验,运用断裂力学和损伤力学的理论研究了初始裂缝长度对断裂破坏及损伤参数的影响。根据试验测试过程及计算结果分析,证明非均匀应力场下测试损伤参数是可行的,而初始裂缝长度对材料损伤参数有一定影响,表现为初始裂缝越长损伤参数也越大。测试结果同时说明,对混凝土构件中已开展裂缝的观测,其观测仪器宜布置在裂缝尖端并重视其应变突变值的捕获和分析。     

拉西瓦拱坝环境振动测试与分析

坝体的环境振动测试是监测大坝健康状态的主要内容之一,通过环境振动试验研究了拉西瓦拱坝的坝体振动特性;基于振动试验结果,分析了坝体振动的时空分布规律,并对比分析了泄洪和非泄洪时的坝体振动特性差异。试验成果表明,拉西瓦拱坝的环境振动幅值在时空分布上有一定的随机性。总体而言,泄洪期间的振动幅值显著大于非泄洪期间的振动幅值;对于同一工况,振动幅值从坝顶中部向两岸坝肩先增大后逐渐减小。该研究成果可作为坝体损伤检测、状态评估和健康监测的基础。     

基于混沌激励和关联维数的结构 微小损伤识别

通过研究一种利用混沌激励和结构响应信号关联维数变化的结构微小损伤识别方法,设计了混凝土悬臂梁的损伤数值模拟试验并进行了验证。结果表明该方法可有效识别结构的微小损伤,在实际应用中比传统的固有频率识别方法更有优势。     

水工混凝土结构腐蚀检测与评估方法

水工混凝土结构在环境侵蚀、材料老化和物理力学性能的改变、突发事变过载等因素的综合作用将不可避免地导致结构损伤的不断演化,直接影响其工作性态,并致使结构的强度、稳定性和耐久性等重要安全性能指标下降,抵抗自然灾害的能力降低,影响其正常工作的能力,甚至发生结构性破坏.因此,在设计确定的环境作用、实际运行的条件和规定的维修使用条件下,对现存水工混凝土结构的腐蚀状况进行检测、分析和评估诊断,合理评价水工混凝土结构在合理使用年限内的适用性和结构安全性,分析水工混凝土结构腐蚀后的剩余使用年限,显得尤为重要.本文论述了水工混凝土结构腐蚀检测的基本程序和要求、检测依据和内容、腐蚀评估方法和剩余使用寿命评价方法,为水工混凝土腐蚀结构检测和评估提供参考和依据.     

复杂结构体系中声发射传播与能量衰减特性试验研究

为研究声发射信号在水电站厂房等复杂组合结构中的传播性能,在复杂梁柱结构中各代表位置布置了多组声发射探头并采集拟声发射信号,研究了声发射信号在混凝土结构、圆形空心钢管柱,圆形钢管混凝土柱中的传播性能,并对比了功率谱图及声发射参数。结果表明:(1)声发射信号传播经过柱体时有明显的能量衰减,且经过圆形钢管混凝土柱的能量衰减程度大于圆形空心钢管柱;(2)声发射信号从混凝土结构传至圆形钢管混凝土柱时,能量衰减率大于混凝土结构中的传播,能量衰减主要集中在10~50 kHz频率段;(3)声发射信号从混凝土结构传至圆形空心钢管柱中时,探头所接收表征能量值大于源信号处能量值。柱体影响范围内,传播经过圆形空心钢管柱的声发射信号等效传播速度大于混凝土中传播速度。对于圆形钢管混凝土柱,等效速度小于混凝土中传播速度。研究成果对复杂结构体系声发射检测具有重要参考价值。     

基于模态应变能的水工泄流结构损伤识别研究

逐渐积累的损伤会使水工泄流结构中特定部分的质量或刚度损失而引起结构动力特性发生变化,这都将在模态测量中有所反映,以结构模态参数为基础,准确判断泄流结构所存在的损伤(特别是水下部位),对整个泄水建筑物的安全至关重要。以水工泄流结构中的弧形钢闸门及混凝土导墙结构为例,研究了基于结构模态参数的水工泄流结构损伤识别方法,基于单元模态应变能方法对泄流结构不同位置相同程度的损伤以及不同位置不同程度的损伤进行了识别。结果表明,该方法可以准确识别泄流结构的损伤,对基于振动响应的泄流结构无损动态检测及其水下部位隐患诊断具有一定的应用价值。     

基于传递率函数与信息熵的混凝土坝裂缝损伤识别指标

混凝土坝运行过程中受到的振动激励信息一般难以精确获取,基于传递率函数理论,对混凝土坝施加一定的振动激励,通过测得的动力响应信息计算传递率函数,同时利用信息熵及互信息可以表征变量的信息特征及相关性,提出了识别和定位结构损伤的指标。这种方法不需要获得外界的激励信息,直接利用结构的响应信息提取损伤特征。混凝土重力坝的仿真和试验结果表明,在损伤程度高于3%的情况下,施加的振动激励能较好地实现损伤识别和定位,并适用于单一损伤和多损伤;根据结构特性合理优化布置测点可以实现局部损伤识别,对混凝土坝的损伤检测有较好的实际应用价值。     

基于HPSO优化LS-SVM的混凝土梁损伤诊断模型

针对传统结构损伤智能诊断方法所存在的缺陷,提出一种基于混合粒子群算法(HPSO)优化最小二乘支持向量机(LS-SVM)的结构损伤识别模型,并以混凝土梁为例,以模态参数及其相关量作为输入量,以损伤位置和程度作为输出量,建立起适应的映射模型。此外,为提高LS-SVM的泛化能力,应用HPSO对其核函数参数进行了优化。结果表明:应用HPSO优化LS-SVM所构建的模型具有识别精度高的特点。     

宏细观振动对选择性热激励效果的影响

激振频率是选择性激励红外热成像检测技术的控制参数。从结构共振的角度选取含微裂纹的混凝土简支梁作为激励对象, 以简支梁自振频率作为激振频率, 测试激励效果; 并选用40 kHz激振频率进行对比试验。试验结果显示, 40 kHz频率激振下的简支梁出现了显著热激励效果, 但自振频率未出现激励效果。结合这一试验现象, 在机理层面计算分析了简支梁宏观整体振动、梁内细观质点波动两种振动状态对热激励效果的影响以及它们之间的相互作用规律。分析结果表明:在整个激励过程中, 结构整体振动的热激励能力弱于质点波动, 并持续消弱质点波动的强度; 细观质点波动是热激励效果出现的原因, 可选用40 kHz超声频率激振来降低宏观整体振动强度, 消除整体振动对质点波动的弱化作用。     

基于声发射技术的混凝土动态损伤特性研究

为研究混凝土材料动态损伤特性及损伤演化规律,进行了不同加载应变速率下(10^-5/s,10^-4/s,7.5×10^-3/s)的混凝土单轴压缩试验,并实时采集相应的声发射信号;在分析声发射参数与应力应变关系的基础上研究了在循环加卸载条件下混凝土材料的塑性变形特性及损伤特性。结果表明:循环加卸载过程中损伤集中在前期和中期,损伤程度随加载时间的延长逐渐加重,循环次数越多,损伤越严重;随着累积残余塑性应变的增加,损伤变量逐渐增大,加载应变速率越大,峰值前的释放能量越大,混凝土破坏越严重;随加载应变速率的提高,损伤破坏的路径变短,加载应变速率差异越大,损伤破坏路径差异越大,但损伤变化曲线起点与破坏终点重合。