Life cycle detection of prestress in large prestressed reinforcement structures

To monitor the stress state of prestressed reinforcement in large reinforcement prestressed structure, two sensing structures, namely the direct spiral-winding structure and sawtooth modulated structure, were designed based on the ordinary communication optical fiber. The sensing theories were analyzed, and the experimental studies were also carried out. The quasi-distributed sensing system based on optical time domain reflective technology was established. The detection wavelength and spatial resolution were analyzed, and the estimation formula of maximal number of sensing point was also given. The results show that the system can realize the quasi-distributed test of measurand with single fiber, which helps to simplify the in-out wires. Moreover it can take on the important task of long-term and continuous monitoring of prestress, which helps to realize the life cycle detection of prestress, and play an important role in the estimating of bridge health state.     

基于预应力度法的预应力混凝土结构的设计

预应力度是反映预应力混凝土结构性能的一项重要指标。文章基于构件使用性能的预应力度定义,推导了预应力混凝土静定结构和超静定结构的预应力筋计算公式,建立了预应力度和等效荷载的关系表达式,给出了基于预应力度的设计方法和步骤。     

Nonlinear behavior of concrete beams with hybrid FRP and stainless steel reinforcements

The full-range behavior of partially bonded, together with partially prestressed concrete beams containing fiber reinforced polymer (FRP) tendons and stainless steel reinforcing bars was simulated using a simplified theoretical model. The model assumes that a section in the beam has a trilinear moment—curvature relationship characterized by three particular points, initial cracking of concrete, yielding of non-prestressed steel, and crushing of concrete or rupturing of prestressing tendons. Predictions from the model were compared with the limited available test data, and a reasonable agreement was obtained. A detailed parametric study of the behavior of the prestressed concrete beams with hybrid FRP and stainless steel reinforcements was conducted. It can be concluded that the deformability of the beam can be enhanced by increasing the ultimate compressive strain of concrete, unbonded length of tendon, percentage of compressive reinforcement and partial prestress ratio, and decreasing the effective prestress in tendons, and increasing in ultimate compressive strain of concrete is the most efficient one. The deformability of the beam is almost directly proportional to the concrete ultimate strain provided the failure mode is concrete crushing, even though the concrete ultimate strain has less influence on the load-carrying capacity. Foundation item: Project (50478502) supported by the National Natural Science Foundation of China     

预应力混凝土梁自振频率的疲劳演变

为了研究预应力混凝土（PC）梁自振频率的疲劳演变规律,理论推导了抛物线型布筋的后张无黏结预应力梁疲劳历程自振频率的计算公式.针对Euler梁、Timoshenko梁和预应力梁等3类梁,分析剪转效应、预应力效应对梁自振频率的疲劳演变规律的影响.通过对预应力混凝土模型T梁的疲劳试验和动力测试,对比分析3类梁理论频率计算公式的适用性.研究结果表明,抛物线型布筋的预应力不影响整个疲劳历程中梁的偶数阶频率.梁的第1阶频率退化速率随着疲劳荷载幅值的增大而增大,随着预应力的增大而减小.在实际工程应用中,对于偏心布筋无黏结预应力梁结构,须考虑预应力对基频的增强效应.     

预应力碳纤维布加固RC梁的有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件,对预应力碳纤维加固RC梁进行受力全过程分析.在有限元分析中采用升温法模拟预应力,用单元的生死实现不卸载时梁的加固.将计算值和试验值进行比较,结果表明,ANSYS能较好地模拟出RC梁的受力过程.     

线型光纤感温火灾探测监控系统的研究与设计

设计了一款基于分布式光纤的上位机监控软件,能够观察到光缆的敷设平面图温度情况,并根据温度实现实时报警.介绍了分布式光纤传感系统的基本原理、结构及硬件系统信号采集模块的优化设计,重点研究了上位机监控软件结构和功能,并用Qt编写上位机软件.系统能够准确地监控和显示待测光纤的空间温度分布状况,且界面友好,实时性强.     

预应力对体外预应力简支钢梁自振频率的影响

利用有限元方法建立了体外预应力简支钢梁的有限元模型,对不同预应力值及预应力筋不同偏心距布置条件下简支钢梁的自振频率进行动力仿真分析。通过仿真结果分析预应力大小对自振频率的影响规律及影响程度,最后给出了预应力值与桥梁自振频率的定量关系,为开展预应力简支梁中有效预应力的识别提供了一定的理论支撑。     

高温环境下预张碳纤维板的锚固性能研究

在桥梁建筑结构的加固中,有时存在一些高温环境,可能会使预应力碳纤维板产生较大的预应力损失,甚至出现碳纤维板的锚夹具夹持不牢而失效的情况.针对此设计了一组预应力碳纤维板试件,在高预应力水平(2 000 MPa左右)、高温环境(85℃左右)下进行应力损失观测;最后进行了碳纤维板的拉伸破断试验.试验观测表明,不计碳纤维板在放张时的短期应力损失,在11 d的高温及高应力双重作用下,预应力碳纤维板的总应力损失不足3%;拉伸破断试验也证实碳纤维板在波形锚中的锚固性能良好.     

A new monitoring method of cable tension of cable-stayed bridge—fiber bragg grating method

A new on-line monitoring method based on fiber Bragg grating (FBG) for cable tension of cable-stayed bridge was introduced. The major structure of sensing head using in the test of cable tension is elastic annular. The FBG is attached inflexibility to the exterior surface of annulus and form straight-through sensing head. Sensing head is installed between the anchor device and stow-board of funiculus holes of the cable-stayed bridge. Accompany with the change of the outside pressure, the Bragg center reflective wavelength of optical fiber grating changed correspondingly. According to this characteristic, through demodulating the Δλ, the value of the cable tension can be determined. The experiment results and the theory indicate that the test system has simple structure, good stability and linear, wide response capacity, and has no special request for tester. The measurement method for the test of cable tension is practical and effective. Foundation item: Project (50278058) supported by the National Natural Science Foundation of China     

某超长厂房预应力楼盖设计及检测

通过一个预应力梁板结构工程实例,简要介绍了4跨超长楼盖预应力方案的优化设计.文中对预应力主梁方案和次梁方案以及次梁方案中不同次梁间距布置进行了分析比较,同时还结合超长预应力束的不同处理方式进行了综合比较,最后抽取其中两根预应力梁进行了张拉过程和张拉锚固后的预应力损失、以及梁中所建立的预应力值和跨中的反拱值的检测,对理论分析结果进行了验证.     

光纤光栅缓粘结智能钢绞线的研制及应用

针对缓粘结钢绞线应力监测用传感器和布设工艺的缺陷,本文基于光纤光栅传感技术特性,综合考虑缓粘结预应力钢绞线的结构,设计制作了一种可实现预应力状态自监测的光纤光栅缓粘结智能钢绞线．并将其应用于某礼堂改造工程缓粘结预应力混凝土单向楼板内,验证了新型光纤光栅缓粘结智能钢绞线的有效性和可靠性．结果表明:该缓粘结智能钢绞线结构简单、机理明确;与普通钢绞线相比其力学性能有所下降,极限抗拉强度约为普通钢绞线的88％;其主要传感性能指标,如迟滞、重复性、线性度、总精度等均小于3％．通过实际工程验证了该新型智能钢绞线施工工艺简单易行,鲁棒性能够满足实际工程预应力损失长期监测．     

碳纤维布预应力施加设备研究与应用

为了使碳纤维布的高强性能得以充分发挥,使其更加高效地应用于加固领域中,通过与现有碳纤维布预应力施加方式和张拉设备进行对比,提出了一套新型的适用于试验室用的碳纤维布预应力施加设备,并利用该设备进行了预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的试验研究.结果表明,预应力碳纤维布加固的钢筋混凝土梁比普通碳纤维布加固的钢筋混凝土梁在承载力等方面均有显著提高,该设备加固效果较好,可进一步深入研究并应用于实际工程中.     

织物增强混凝土薄板四点抗弯性能试验

为研究薄板四点抗弯性能,测试了织物的力学性能,同时配制了与织物性能相适应的高性能混凝土,对织物增强混凝土薄板抗弯性能进行测试.,用织物增强混凝土薄板,具有较高的抗弯承载力,同时具有良好的变形性能;其抗弯承载力与纤维织物的体积含量及是否浸胶有关;对织物施加预应力后,薄板的开裂荷载提高,裂缝宽度减小.并结合试验结果对织物增强效果作出理论分析.     

无粘结预应力U形CFRP加固混凝土梁抗剪试验

针对外贴纤维布抗剪加固钢筋混凝土梁极易发生纤维剥离破坏、纤维利用率低且被动受力等问题,开发了一套U形纤维带预应力系统,包括侧面端部自锁锚固装置、角钢和底部连接及张拉装置.为验证该系统的可行性及探讨碳纤维带预应力大小对抗剪加固效果的影响,完成了5个较大截面矩形梁段试件的单点加载抗剪试验,其中1个未加固,4个采用无粘结预应力U形碳纤维带进行抗剪加固.试验结果表明:该系统能给U形纤维带提供可靠预应力,并把常见的纤维剥离破坏转变为拉断破坏,大大提高纤维利用率;施加预应力的纤维带对梁裂缝的产生与发展及开裂后梁刚度的退化均有明显的抑制作用;预应力大小对主斜裂缝倾角及直接参与抗剪的纤维带数量影响较大,但对这些纤维带的有效应变影响不大;并非预应力越大,抗剪加固效果越好,本试验中,仅将纤维带预应变张拉至0.001就能最大幅度提高梁的抗剪承载力.基于试验结果分析,从考虑竖向平均预应力对主斜裂缝倾角的影响入手,提出了无粘结预应力U形碳纤维带加固混凝土梁抗剪承载力公式,其计算值与试验值符合良好.     

预应力碳纤维加固混凝土梁技术问题探讨

用粘结滑移理论解释了碳纤维加固混凝土梁受弯裂缝引起的剥离破坏机理,提出对碳纤维布施加其设计极限拉应变的20%-30%预应力,并合理设置附加锚固可有效抑制剥离破坏的发生。通过试验及对国内试验数据分析,提出了预应力碳纤维加固混凝土梁碳纤维的允许极限拉应变的上限、施加的预应力水平、预应力损失的取值,为工程结构加固提供了一定的参考依据。     

三板溪大吨位预应力中墩三维有限元分析

采用三维有限元方法,对三板溪水电站溢洪道控制段大吨位预应力中墩进行了整体空间应力与变形分析,得到了典型工况下结构整体位移、变形和结构重要部位的应力分布规律.根据有限元计算成果,评价了大吨位混凝土结构的预应力效果,探讨了减少预应力水平次锚索排数和简化张拉施工过程的可行性,并结合设计与布置要求完成了优化方案的对比计算分析.全部有限元计算结果为三板溪工程溢洪道控制段预应力体系设计与优化提供了依据.     

体外预应力混凝土梁的时随分析

为估算体外预应力梁的长期性能,基于混凝土层模型,将体外预应力混凝土梁简化成平面杆系结构,采用步进计算方法进行时随分析,考虑力筋应力增量、二次效应、材料的收缩、徐变和松弛等因素.编制时随分析程序,对体外预应力梁和内置无粘结梁的预应力长期损失进行对比.结果表明,跨高比较小的体外预应力梁与体内无粘结预应力梁之间预应力长期损失差别很小,设计中可沿用已有的无粘结预应力长期损失计算公式.     

基于ANSYS的预应力闸墩结构布置研究

采用大型有限元结构分析软件ANSYS对某泄洪闸预应力闸墩9种工况进行计算,了解闸室段的应力、应变分布规律,模拟预应力闸墩的预应力效果.对闸墩锚索的布置形式进行分析,评价各部位混凝土应力状态是否满足设计控制要求,并验证闸室段结构形式的合理性.证明了泄洪闸正常运用时,闸墩施加预应力可有效消除弧门推力在闸墩及锚块上产生的拉应力.但当泄洪闸、厂房永久结构缝设置一道止水时,闸墩支铰区及锚块局部仍存在大于C40混凝土抗拉标准强度的拉应力,左墩锚块部位的最大拉应力为3 172.9 kPa,闸墩支铰区最大拉应力为3 262.2 kPa;设置两道止水时,闸墩尤其是左墩内侧闸墩与底板交接线上部区域存在较大的拉应力,不能满足闸墩混凝土抗裂设计要求,为闸室分缝、结构配筋提供了依据.     

大跨度无粘结预应力梁施工技术研究

结合淮安体育中心体育场工程,从张拉设备的选取、无粘结预应力钢筋的制作、铺设、张拉施工工艺的确定、混凝土浇筑质量及锚具封堵工艺等方面详细介绍了大跨度无粘结预应力梁的施工工艺,并结合该工程特点,提供减少预应力损失的张拉方案,给出相应的张拉工程质量控制要求等有效措施,保证了工程质量,为今后类似的工程施工提供参考。     

基于光散射的分布式光纤温度传感器网络及其在智能电网中的应用

介绍了基于光散射的分布式光纤温度传感网络的研究现状和发展趋势,主要阐述了基于瑞利散射、喇曼散射和布里渊效应的分布式光纤传感器的工作原理。在此基础上重点介绍了其在高压电缆、电力线沿线温度测量中的应用情况,探讨了传感光电缆替代原有的电缆和光缆,使光通信、电力传输、传感三合一的趋势。