三榀高性能钢－混凝土组合楼板激励响应互相关分析

基于研发的空气调频激励装置,以三榀高性能钢－混凝土组合楼板模型激励响应动力特性试验测试为基础,通过构建榀－榀互相关函数分析模式,进行了该类型组合楼板结构的加速度激励响应和位移激励响应榀－榀互相关分析。研究表明,组合楼板榀与榀之间的加速度响应与位移响应激励过程由瞬态、稳态和衰减三个阶段组成。在瞬态阶段、稳态阶段和衰减阶段的阶段性互相关系数大小不一,互相关分布规律不同。瞬态阶段互相关性表现出稳定的抛物线分布规律;稳态阶段互相关分布规律呈现平滑的抛物线分布状态;衰减阶段互相关性均表现出榔头型分布规律。     

管芯纵向裂缝对BCCP承载能力影响研究

为了研究管芯纵向裂缝对BCCP(钢筋缠绕钢筒混凝土压力管)承受内、外压能力的影响,选取合适的材料本构模型,利用ABAQUS软件建立了DN1 800 BCCP内、外压计算模型,在内压管的钢筒外管芯和外压管的管顶钢筒内管芯处分别设置了1 000 mm、2 000 mm、3 000 mm、4 000 mm的纵向裂缝,将计算结果与完好管进行了对比。结果表明,对于内压管,外管芯纵向裂缝仅对外管芯达到受拉极限所对应的内压值产生影响,且该值与纵向裂缝长度无关,均在2.95 MPa左右,比完好管小0.25 MPa;对于外压管,管顶内管芯纵向裂缝仅对裂缝所在位置处达到受拉极限所对应的外压值产生影响,同样与纵向裂缝长度无关,均在1 200 kN左右,比完好管小300 kN;无论是内压管还是外压管,保护层、钢筒和钢筋达到极限强度时所对应的荷载值都与管芯有无裂缝以及裂缝长度无关。     

三点弯曲下橡胶混凝土的断裂性能

通过橡胶混凝土三点弯曲梁断裂试验,测取橡胶混凝土的荷载、挠度和裂缝开口位移值,并绘制荷载-挠度曲线和荷载-裂缝开口位移曲线;根据《水工混凝土断裂试验规程》和ASTM规范计算断裂韧度与断裂能,研究不同橡胶掺量对混凝土断裂性能的影响,以及声发射累积能量和断裂能之间的关系,并对比分析两部规范中给出的不同断裂韧度计算公式的计算结果。研究表明:掺入橡胶后混凝土能承受的最大荷载降低,起裂断裂韧度、失稳断裂韧度、断裂韧度、断裂能和声发射累积能量均降低;混凝土梁的有效裂缝长度和最大挠度在橡胶掺量为10%时最小,在橡胶掺量为20%和30%时增大;延性指数随橡胶掺量的增加逐渐增大,最大提高了41%;通过拟合混凝土的断裂能和声发射累积能量曲线,可得出y=a+becx形式的经验式。掺入橡胶后混凝土韧性和变形能力提高,脆性得到了改善,并可利用经验式推断达到某一声发射能量值时混凝土的破坏程度。     

疲劳荷载对橡胶混凝土损伤和断裂性能的影响

虽然橡胶混凝土塑性和疲劳性能较好,但由于掺入橡胶,其在疲劳荷载下离散性增大,损伤过程及最终的断裂机制均不明确。为研究橡胶混凝土在疲劳荷载下的损伤和断裂性能,基于声发射开展了不同橡胶掺量的混凝土在疲劳荷载下的三点弯曲疲劳断裂试验。计算有效裂缝长度,分析疲劳荷载下不同橡胶掺量的混凝土裂缝长度a的变化规律,并利用裂缝长度a和声发射累积能量E_AE分别定义了损伤变量D_a和D_AE;分析疲劳荷载下不同橡胶掺量的混凝土断裂能G_F的变化规律;利用声发射中的信号持续时间分析疲劳荷载下橡胶混凝土中裂缝出现和扩展的规律。结果表明,混凝土的断裂能随橡胶掺量的增加呈线性增加;在疲劳荷载下,裂缝长度a和D_a均呈倒S型规律变化,而D_AE呈正S型规律变化;声发射信号持续时间表明,在疲劳荷载下,橡胶混凝土中的裂缝总在荷载较小时出现或发生扩展。      

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。     

探地雷达在吉林省中部城市引松供水工程隧洞衬砌质量检测中的应用

以吉林省中部城市引松供水工程隧洞衬砌实体质量检测为例,采用不同中心频率的探地雷达天线对衬砌和围岩结构开展了实体检测。通过对雷达检测图像的归纳和阐述,发现采用合理的中心频率天线,解决了探地雷达实体质量检测衬砌结构时探测深度与分辨率的矛盾。1500ＭＨｚ天线能清楚反映钢筋网结构信息,揭露保护层厚度的质量缺陷;900ＭＨｚ天线能真实反映钢架和衬砌厚度基本信息,揭露衬砌结构局部和连续脱空质量缺陷;400ＭＨｚ和200ＭＨｚ天线能真实显示衬砌后方围岩的破碎和裂隙,揭露施工过程中的超挖与欠挖、回填不密实质量缺陷。     

基于声发射监测的堤防管涌试验

为研究声发射实时监测堤防的管涌过程,开展了变水头作用下的砂槽模型试验。通过对管涌过程的渗流量、平均水力坡降与声发射特征参数对比分析,发现管涌过程的水力参数和声发射参数具有相同的分布规律。引入地震级数b值计算方法和关联维数G-P算法,计算管涌过程中AE信号的b值和AE信号波形的分形维数值D。结果表明:由b值和分形维数值D的大小和分布规律,可对管涌过程进行判别,及时对管涌危害进行预报,降低堤防管涌带来的危害。     

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。     

堤防管涌声发射采集参数设置研究

为了采集管涌过程具有高信噪比的声发射信号,实现声发射技术在堤防管涌监测预警中的推广运用,开展了变水头作用下的管涌破坏试验。通过相同前放增益设置不同的门槛值,分析环境噪声和电子噪声信号,得到了不同前放增益下的最佳门槛设定值。对管涌破坏过程不同通道的AE信号参数最大幅值和最大峰频值分析,AE通道的前放增益选取40 dB,采样频率1 MHz,门槛值为25 dB。通过波形流的采集方法,采集管涌过程连续的AE信号波形。利用AIC准则对AE信号波形分析,得到了AE定时参数:峰值鉴别时间(PDT)为100μs;撞击鉴别时间(HDT)为900μs。管涌过程中AE信号为突发型信号,时域分布疏密差异。通过对单个撞击间时间间隔的测定,结合采样长度,得到了撞击闭锁时间(HLT)为1 500μs。由对噪声信号和管涌过程AE信号的分析,得到了一套适合堤防管涌过程声发射采集设置参数,研究成果对声发射监测堤防管涌具有重要参考价值。     

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。