基于FBG反射谱特征的铁路道岔损伤识别试验研究

针对道岔结构性能及安全状态对列车（尤其高速列车）行车安全与运行质量的重要性,提出基于光纤布拉格光栅(FBG)传感技术,利用FBG传感器反射谱特征对铁路道岔钢轨结构进行损伤（裂纹）识别。在带裂纹的道岔钢轨上安装FBG传感器进行静、动态加载室内实验。通过分析FBG传感器反射谱形状精细变化,实现对裂纹的识别。实验结果表明,该基于FBG反射谱特征的损伤识别方法可有效识别铁路道岔钢轨裂纹。     

基于光纤传感技术的地铁隧道冻结法施工监测

为了掌握地铁隧道联络通道冻结法施工中冻土的温度场和应力场,提出一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感技术的冻结法施工实时监测方法.在低温潮湿工作环境下,FBG传感器比传统电子式传感器在精度、灵敏度以及稳定性等方面存在较大优势.基于此,首次提出了整合FBG传感器的冷冻监测管设计方案及安装方法.通过在联络通道冻土帷幕左右两侧监测孔内布置FBG传感器,对冻结法施工过程中的冻土温度和应变进行实时监测.根据FBG传感原理并采用小波变换去噪方法对原始温度和应变监测数据进行分析,获得了冻土温度和应变沿厚度和深度方向的分布模式,为进一步认识冻土帷幕的形成和发展规律提供依据.     

考虑钢材锈蚀的桥梁焊接节点概率疲劳寿命评估

由于循环外荷载和腐蚀性环境的共同作用,近海桥梁结构易受疲劳破坏.本文提出了一种考虑钢材锈蚀的桥梁结构改进疲劳可靠度评估模型,并基于青马大桥长期结构健康监测数据对其典型焊接节点的概率疲劳寿命进行了评估.通过建立有效截面衰减模型和材料疲劳性能退化函数,利用Miner损伤累积准则的连续概率函数表达式,提出了考虑钢材锈蚀的疲劳可靠度解析模型.同时考虑交通载荷(包括汽车载荷和火车载荷)和台风影响,通过统计分析长期应变监测数据建立了标准日应力谱.采用有限混合分布方法及基于遗传算法的混合参数估计算法,得到了标准日应力谱多模态有限混合分布函数.比较分析了考虑和未考虑钢材锈蚀的焊接节点疲劳寿命失效概率和可靠度指标,研究结果表明钢材锈蚀因素对桥梁焊接节点的疲劳可靠度评估结果有较大影响.     

小波多分辨分析在钢结构应力监测的应用研究

在钢结构应力监测过程中, 温度对应力监测结果影响明显, 为了得到钢结构真实的载荷应力, 采用小波多分辨分析方法对实时测量数据进行分解和重构, 首先对信号进行去噪, 然后利用温度数据与各分解层下应力数据的相关关系, 剔除出温度应力部分, 研究结果表明, 采用小波多分辨分析方法处理后的应力数据更能准确的反映钢结构真实的载荷应力响应。     

盾构输水隧道复合结构力学特性研究

近些年,一种新型的盾构输水隧道复合结构形式（外层为盾构管片、内层为输水钢管、中间层为填充混凝土）被用于城市大型输水隧道的建设。然而,目前对其力学方面的深入研究还较少,力学特性尚不清晰。因此依托杭州市某水源工程,以该种复合结构为研究对象,通过建立精细化有限元模型,研究了该复合结构在不同混凝土填充范围下的力学特性,并以加劲肋间距和内水压为变量进行了设计参数敏感性分析。研究结果表明：填充混凝土能提高复合结构的整体刚度,减小管片变形;内水压可以通过填充混凝土传递至管片,对复合结构整体受力有着显著影响;加劲肋间距可以有效减小输水钢管的局部应力,但超过2.0 m间距后对未布置加劲肋处的影响会减小。     

正交异性钢桥面板结构热点应力有限元分析

以正交异性钢桥面板焊接节点为研究对象,对焊接节点焊趾处不同的结构热点应力确定方法进行比较分析.利用有限元软件ANSYS分别建立焊接节点的实体单元和壳单元有限元模型,在焊趾附近区域共划分7种网格尺寸,分别采用直接提取法、表面外推法和结构应力法计算正交异性钢桥面板焊接节点焊趾处的结构热点应力,比较分析不同方法计算结果的精度及对网格尺寸和单元类型的敏感性.研究结果表明,对于不同网格尺寸和单元类型的有限元模型,直接提取法和表面外推法获得的结构热点应力离散性较大,结构应力法计算的结构热点应力具有较好的一致性.