结构健康监测新型传感器—光纤Bragg光栅

阐述了光纤Bragg光栅应变、温度传感及其系统的基本原理。对其应变、温度传感性能及标定方法进行研究 ,得出应变、温度灵敏系数     

掘进巷道湿喷施工过程粉尘弥散规律研究

为了研究长压短抽通风条件下湿喷施工作业产尘在掘进巷道空间内的弥散规律,应用Fluent软件中的离散相模型,对湿喷中的初喷施工产尘、复喷施工与凿岩机破岩同时作业时产尘进行数值模拟,得到了粉尘在巷道中的弥散规律。研究结果表明：压风侧初喷作业粉尘质量浓度高于抽风侧初喷作业粉尘质量浓度,且掘进巷道端头附近尤为明显;压风侧或抽风侧复喷施工与凿岩机破岩同时作业时,粉尘质量浓度变化规律均为沿程先降低,后因复喷作业而升高,然后再降低。根据粉尘弥散规律,提出了相应的防尘建议,以减轻粉尘对施工作业人员的危害。     

拉力型锚杆锚固段拉拔受力的非线性全历程分析

针对拉力型锚杆锚固段拉拔受力的非线性全历程分析问题,从锚杆荷载位移关系的指数曲线模型出发,建立锚杆锚固段的双指数曲线剪切滑移模型及其拉拔荷载传递解答,分析拉拔全历程中锚杆锚固段的荷载传递与荷载位移曲线特征,并采用实测数据进行对比验证,结果表明：双指数曲线剪切滑移模型反映了锚固界面的非线性和软化特性,且轴力分布和荷载位移曲线的理论计算值均与实测结果吻合得很好,验证了解析解的有效性。拉拔全历程中,锚杆锚固段荷载传递依次经历加载和滑移破坏2个阶段,锚杆锚固段剪应力分布在加载阶段逐渐从一条最大值在张拉端的单调曲线演变为一条单峰曲线且峰值不断向远端传递,而进入滑移破坏阶段后,则进一步演变为一条最大值在远端的单调曲线且最大值不断降低直至锚杆被拔出。在剪应力的演变过程中,锚杆的荷载位移曲线则相应地表现为一条单峰曲线,锚固长度较大时,该曲线存在近似平台段。该研究成果可为拉力型锚杆锚固段拉拔受力分析和设计提供理论参考。     

生物炭用量与追肥次数对烤烟生长及氮素积累的影响

为实现生物炭施用下烤烟轻简化追肥,利用土柱淋溶试验结合大田试验,研究了生物炭施用量与追肥次数对烟草生长发育和氮素积累的影响。结果表明,生物炭用量达到10 t/hm²时可以显著提高土壤含水率,显著降低氮总淋溶量。烤烟农艺性状主要受到生物炭用量的影响,烤烟干物质(特别是叶片干物质)及氮素积累主要受追肥次数的影响,生物炭用量、追肥次数及两者互作均对烤烟经济性状有显著影响,但主要受追肥次数的影响。总体来看,10 t/hm²生物炭施用条件下,追肥2次提供了更适宜的养分供给模式,提高了烟草的氮肥利用率和经济效益,可以为发展烟草栽培轻简化追肥模式提供参考。     

新型对拉GFRP螺栓止水性能试验分析

概述对拉螺栓应用发展现状,提出将GFRP材料用作对拉螺栓杆体。对48个传统及新型对拉螺栓圆台柱体抗渗试件的界面渗透性能进行了试验研究,对比分析不同对拉螺栓形式对粘结界面渗透性能的影响;对粘结界面的渗流特性和层面力学参数,如等效水力隙宽、渗透系数等进行了分析。结果表明,对拉螺栓与混凝土粘结界面是渗水的主要通道,止水片可以提高粘结界面的抗渗性能,新型对拉GFRP止水螺栓具有较好的止水性能。在粘结界面渗水高度和渗透时间测试的基础上,根据渗透压力和渗透时间,推导了粘结界面的等效水力隙宽及渗透系数的计算公式,粘结界面的渗流基本上符合层流渗流。不同的对拉螺栓与混凝土之间的粘结界面渗透系数和等效水力隙宽存在较大差异。     

预应力碳纤维复材板加固桥梁短期预应力损失监测

在介绍内嵌光纤光栅传感器(OFBG)的碳纤维复材板(CFRP)制作工艺和基本性能指标的基础上,结合大窑湾六号桥的病害检查评估工作,给出了相应的加固方案以及OFBG-CFRP智能板布设工艺,成功监测了后张预应力CFRP板加固施工阶段智能板的实时应力状态,并预测放张后锚具变形导致的短期预应力损失值。结果表明,埋入的光纤光栅(FBG)可以连续实时地监测CFRP板的应力状态,这种新型OFBG-CFRP智能板为桥梁结构加固施工阶段的健康诊断提供有效手段,同时,光纤光栅的稳定性与耐久性满足钢筋混凝土桥梁结构长期健康监测的要求。     

土木结构的光纤光栅与布里渊共线测试技术

针对目前分布式应变测试技术存在精度和空间分辨率均较低、采样频率低、系统造价高等缺点,以及高精度的单点应变测试技术无法解决范围广、距离长、变形大、位置隐蔽等特征的结构损伤监测问题,考虑实际工程传感器布设占据结构健康监测系统造价的极大比例,提出将光纤布里渊全尺度传感技术和准分布式高精度光纤布拉格光栅测试技术相结合构建融合全尺度分布式和局部高精度共线的智能监测方法与集成系统,并研制开发出支持该技术方便实施的高强、高耐久性传感探头,即无焊点超长尾纤光纤光栅—纤维增强聚合物复合智能筋,通过三点弯曲钢筋混凝土梁应变分布试验和实体平行钢丝拉索索力测试试验,验证了该系统的有效性和突出优点。该技术有望为实际大规模、大跨度复杂结构提供理想的损伤监测手段。     

基于Kalman滤波的有限测点桁架结构疲劳损伤监测

发展一种基于Kalman滤波的应变响应估计方法,采用自行研发的疲劳应变数字化无线传感器,对有限测点桁架结构进行监测,实现桁架结构未测杆件的疲劳损伤评估。通过引入虚拟系统噪声对系统输入进行处理,在未知激励条件下对有限测点之外的拓展点应变响应进行估计;用平面主桁架数值模型验证了算法的可行性;设计平面钢桁架模型,进行桁架结构高周疲劳试验。试验结果表明,基于疲劳传感器的实测应变响应,该算法有效估计了拓展点应变响应,并与拓展点实测数据吻合良好;联合有限测点和估计点的应变响应数据,对该桁架结构实施了疲劳损伤评估。     

无粘结压力分散型锚杆的锁定荷载计算

无粘结压力分散型锚杆在建筑边坡与基坑支护工程中已得到采用,但由于其每个单元的杆体、自由段及锚固段差异较大,不可按照传统的拉力型锚杆统一加荷锁定。否则,在工程运行荷载作用下,不仅发挥不出锚杆各个单元共同协调承载的作用,而且随着锚杆受力增加,可能产生各个单元依次顺序损坏的工程安全隐患。本文从压力分散型锚杆的工作原理入手,建立了其力学模型,推导了数学表达式,提出了压力分散性锚杆各个单元锁定值仅需用单元长度代入的简单计算法,以及各单元按力控制的加荷技术及锁定方法,通过实际工程应用效果良好。     

有机凝胶前驱体转化法制备CoFe_2O_4–BaTiO_3纳米复合纤维

铁磁–铁电复合纤维是一种新型功能陶瓷纤维材料,可潜在地用于磁、电能量转换。以柠檬酸和金属盐为原料,采用有机凝胶前驱体转化法制备了xCoFe2O4–(1–x)BaTiO3(x=0.2,0.3,0.4,0.5)纳米复合纤维。利用红外光谱、热重–差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜和振动样品磁强计等对纤维前驱体凝胶的结构、热分解过程及热处理产物组成、形貌和磁性能进行表征。研究表明:所制得的复合纤维直径细小、均匀、致密,最小直径达到1μm,长径比可达1×105。随着焙烧温度从900℃升高到1180℃,复合纤维中BaTiO3和CoFe2O4平均晶粒尺寸为20～70nm。xCoFe2O4–(1–x)BaTiO3纳米复合纤维的饱和磁化强度Ms与CoFe2O4在复合纤维中所占的摩尔分数x之间存在线性关系。