混凝土无约束监测装置研制及应用研究

随着混凝土浇筑体量的增大和工程复杂难度的增加,混凝土施工应力应变监测迫在眉睫.当前<块体基础大体积混凝土施工技术规程>YBJ224-91只对混凝土温控监测给予明确规定,对应力应变监测缺乏具体要求.混凝土热应变包括引起应力的约束应变和自由膨胀热应变,混凝土无约束监测装置的研制正是为了在实际监测中区分出自由应变和约束应变.本文通过一种混凝土无约束监测装置的研制并在具体工程中的成功应用,提出工程中混凝土线膨胀系数和收缩近似测试方法以及具体裂缝控制约束应变新举措,为施工监测开辟新途径,进一步保证大体积混凝土的浇筑成型质量,可为类似基础施工提供测试参考.     

基于BOTDA的钢筋应力实时监测方法

提出一种将分布式应变传感光纤技术用于钢筋混凝土中钢筋应力监测的方法,能在较短施工期内将分布式光纤传感器准确埋入混凝土内部,对钢筋的应力水平进行长期实时监测,确定混凝土结构的工作水平,更好地预测结构的耐久性.分析传感光纤应变与钢筋应变的转化关系,为提高分布式传感器的空间分辨率,提出盘绕方式的光纤黏结方法,对盘绕弯曲曲率的影响进行分析.通过简支梁的全过程受力试验,比较了传统应变片和分布式传感光纤的测量结果,并对光纤不同的黏结方式进行对比,验证了该方法的可行性和有效性.     

V型墩刚构桥悬浇施工中应变修正与应力监测

桥梁悬浇施工中,从仪器记录的总应变中剔除非应力应变是获得结构真实应力的前提。文章以福建省一V型墩连续刚构桥为工程背景,分析混凝土收缩徐变、温度效应、应变计初值设定及混凝土弹性模量对应力监测的影响,提出了基于叠加法原理剔除混凝土收缩徐变应变的修正方法,研究日照温差作用引起截面产生温差自应力和应变的计算方法。结果表明:主梁根部截面应力的修正值与测读值之间的偏差为18%～26%,验证了应变修正的必要性;各控制截面修正后的实测应力与理论应力基本吻合,随施工过程的变化规律一致,验证了所用方法的有效性;主梁和V型腿各控制截面在施工中没有出现拉应力,而压应力满足规范限值;竖墩墩底截面在顶推工况下出现受拉区,应作为应力监测重点。     

三车道公路隧道监测分析研究

本文结合八达岭高速公路潭峪沟隧道,选取有代表性的断面进行钢格栅钢筋应力、初期支护混凝土应力的监测,得出了各类围岩支护内力的变化规律、稳定时间,并依此进行计算反分析,得出围岩的物理力学参数,并将监测及反分析结果及时反馈给设计与施工,与设计时选用的参数进行对比,不断调整支护参数及施工方式,使本工程得以安全、经济、快速地完成,并据此提出了三车道大跨度隧道的锚喷支护参数.     

予应力钢筋混凝土构件钢筋电热伸长值计算公式的讨论

文章分析了予应力钢筋混凝土构件.当不同张拉工艺条件下,予应力钢筋与混凝土应力建立过程的变化规律.通过理论分析及试点工程的验证.提出了电热予应力钢筋伸长值计算公式较合理的表达形式.探讨了电热予应力钢筋应力的校核时间与校核标准取值间关系等问题。还通过国内电热予应力工程情况的调查,对实际采用过不同的电热伸长表达公式进行了对比分析。这篇文章也是对目前在工程中建议试用的“电热法予应力混凝土结构设计与施工要点”中有关内容的编制说明。     

考虑温度历程的早龄期大坝混凝土自生体积变形分离方法现场试验

混凝土在水化过程中会产生自生体积变形和温度应变等现象,与混凝土的耐久性有着密切联系,为工程建设各方所关注。对此,在西南某混凝土特高拱坝混凝土浇筑现场,采用无应力计对冷却水管周围两处不同位置处早龄期混凝土的应变进行现场监测,运用成熟度理论考虑混凝土的温度历程对混凝土水化进程的影响,采取一种新方法将总应变计算式解耦,从而摆脱对早龄期混凝土的热膨胀系数为定值的依赖,得出混凝土热膨胀系数在等效龄期下的历程,最终从无应力计变形监测值中分离出温度应变和自生体积变形。试验结果表明:这种方法能考虑混凝土温度因素,精确便捷地对早龄期混凝土的热膨胀系数以及自生体积变形进行分离,给现场混凝土的养护以及防裂施工提供指导。     

下坂地水利工程沥青混凝土心墙坝工作性态分析

以新疆下坂地水利枢纽工程中沥青混凝土心墙坝的设计、施工及监测成果为例,对施工期沥青混凝土心墙变形和温度安全监测资料进行了分析,并对下游坝体内部变形的安全监测资料也进行了较详细的分析探讨.结果表明下坂地水利枢纽工程沥青混凝土心墙砂砾石堆石坝的工程质量及结构的稳定安全可靠.此结果可为相关工程提供借鉴.     

基于ABAQUS的钢筋混凝土框架火灾分析方法

提出了利用梁单元进行钢筋混凝土框架结构火灾分析的方法.以ABAQUS为基础,通过编制高温下混凝土材料子程序和用户自定义场变量子程序,确定了钢筋混凝土梁柱截面混凝土和钢筋的温度,并进一步确定了高温下混凝土的增量应力应变关系.计算结果与ABQUS混凝土模型的对比表明本文方法合理.     

钢纤维混凝土轴心受拉性能试验研究

研制出应用辅助刚性架加载和两端埋设钢筋的变截面轴心受拉试件,在普通试验机上进行了钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线测试试验,研究了钢纤维含量特征值、钢纤维类型对钢纤维混凝土轴心抗拉强度和应力-应变全曲线的影响规律,提出了钢纤维混凝土轴心抗拉强度计算公式和轴心受拉应力-应变全曲线的解析表达式,为工程应用提供了有价值的参考.     

超长地下室混凝土结构温度应力分析

目的分析沈阳某超长地下室混凝土结构的温度应力,给出有效的抗裂措施,实现地下室结构的无缝设计.方法利用相关理论对混凝土膨胀、水化热、收缩和环境温度变化等温度作用进行计算,采用ABAQUS有限元程序对地下室结构在总温差作用下的温度应力进行分析,探讨设置与不设置后浇膨胀加强带两种情况下地下室底板、顶板和外墙温度应力的大小和分布.结果未设置后浇膨胀加强带的地下室施工一阶段的温度应力较大,设置后浇膨胀加强带后温度应力有了明显地减小;拐角、洞边以及洞口与洞口之间较窄等部位应力集中现象显著.结论通过合理设置后浇膨胀加强带和温度钢筋,采用补偿收缩混凝土及在环境温差、材料、混凝土生产技术和施工等角度做好控制,本超长地下室可不设置伸缩缝.     

预应力混凝土连续刚构桥实测应变与应力的转换

混凝土实测应变除弹性应变外还包含混凝土的自由变形、徐变和温度应变等非应力应变，介绍了预应力混凝土连续刚构桥中应力间接测量的方法和步骤．在混凝土实测应变与应力的转换中，采用无应力计去除非应力应变，利用预埋在主梁中性轴的应变计进行混凝土徐变系数识别，并采用叠加法对徐变应变进行分离．混凝土内部应力测量关键在于应力应变转换，而应力应变转换关键在于徐变系数的识别．在西江大桥施工监控期间，先采用中性轴应力来识别徐变系数，再进行徐变应变分离的方法．应力实测值与弹性理论计算值比较接近．     

考虑分层面损伤的坞式闸室倒角锚固方式研究

坞式闸室作为大体积混凝土结构,常需分层浇筑以防温度应力过大而开裂,但某工程在运行多年后却发生了倒塌。基于扩展有限元方法,模拟浇筑分层面产生损伤后裂缝扩展情况,指出坞式结构倒角处受力复杂,现行规范对混凝土分层及钢筋锚固方式规定不够详尽是事故发生的重要原因,建议闸室应根据闸室力学状态进行混凝土分层,并提出了斜向锚固再辅以竖向锚固的组合方式。研究成果对今后类似工程、相关规范补充和修订具有重要意义。     

混凝土结构中水化热产生温度应力的仿真分析

基于水化热产生温度应力的基本特性,利用有限元分析软件ANSYS计算出水化热在混凝土结构中产生的温度数值,并就SPF动物房建筑部分超长混凝土框架梁（83.1m）在水化热产生温度的情况下,对结构构件中产生的温度应力和应变进行仿真分析,根据分析结果总结出水化热产生不利影响的防治措施,为工程结构设计,施工以及后续的工程水化热研究工作提供理论依据和数据支撑。     

大体积混凝土施工过程温度应力场监测及有限元分析

大体积混凝土由于水泥水化发热导致混凝土在施工及养护过程中出现升温和降温过程,并在混凝土表面和内部产生温度差,受到边界条件的约束在混凝土的表面和内部产生温度应力.大体积混凝土施工中控制温度的本质就是控制温差引起的温度应力.根据某工程的特殊情况,设计了温度测点和温控方案,并对混凝土水化放热公式系数m进行修正,建立了有限元分析模型,分析过程中考虑了混凝土的力学性能随龄期的非线性增长.通过分析,预测了大体积混凝土的温度变化过程及应力分布情况,并与实测数据对比,吻合较好.其成果可为其他类似工程提供参考.     

某大型复线船闸闸室底板实测温度统计分析

基于无线温度传感技术监测到的船闸闸室底板温度数据,对不同季节闸室底板最高温度均值和内外温差最大值的均值进行统计分析,进而分析了环境气温、冷却水温和收仓时混凝土温度与底板最高温度的关系。分析表明,混凝土最高温度冬季最低,春秋季节相近且稍高于冬季、夏季,环境气温、冷却水温和收仓时混凝土温度显著影响底板最高温度。     

尼尔基水利工程安全监测资料分析

尼尔基水利枢纽工程以防洪、城镇生活和工农业供水为主,结合发电,兼顾改善下游航运和水环境,并为松辽流域水资源的优化配置创造条件的大型控制性工程.工程设置的监测项目有：变形监测、渗流监测、温度监测、应力应变监测、接缝监测、巡视检查.使用尼尔基工程大坝工程安全监测系统,,对影响大坝的诸多安全因素进行定量分析,从各个部位的观测资料可以看出,整个枢纽工程安全可靠.     

混凝土梁桥钢筋工作应力释放法试验研究

为更高精度地获取混凝土梁式桥当前的弯曲应力实际状态,采用相对匀质的普通构造钢筋进行了应力释放法研究.综合一维杆与薄圆盘导热方程,得到圆柱杆有限点上热传导解析解的可视化模型,重点确定混凝土梁式桥常见的构造钢筋类型、应力释放位置及释放峰值温度等影响因素.开展切割释放钢筋样本的室内模型构件试验,基于考虑切割释放温度场环境下温度应力修正模型得到了与各因素的理论变化规律一致的结论,表明文中建立的普通钢筋释放法的基础标准及释放温度修正模型方法正确、可靠.文中方法可获得更为客观的截面应力基础状态,为大跨度混凝土桥梁的延续健康监测奠定了基础.     

高压水工隧洞透水衬砌设计方法与理论研究

基于高压隧洞透水衬砌理论,考虑了钢筋应变不均匀系数ψ_1和裂缝间混凝土应变不均匀系数ψ_2对配筋计算的影响,讨论了透水衬砌的设计方法,给出了使用透水衬砌理论进行工程设计的基本步骤,最后结合工程实例量化分析了考虑应变不均匀系数ψ_1、ψ_2影响的钢筋应力与渗流量变化特征.计算结果表明,ψ_1、ψ_2对钢筋应力和单位管长渗流量均有明显影响,且前者的影响大于后者,同等配筋条件下的钢筋应力差别主要来源于ψ_1,但当配筋率减小到一定程度时(小于0.4%),ψ_1、ψ_2对渗流量的影响可以忽略;同时,随着钢筋应力的逐渐增加,ψ_1、ψ_2的影响逐渐减小,且在钢筋应力达到某一较大数值后(如ψ_1=1.0时,120MPa),由于钢筋的作用得以充分发挥,ψ_2的影响基本可以忽略.     

小偏心钢筋混凝土受压柱卸载后的徐变后效研究

基于弹性徐变理论和线性叠加原理,研究了对称配筋的钢筋混凝土偏心受压柱中,钢筋和混凝土的应力-应变增量关系和递推公式;并且通过数值方法计算了考虑加、卸载后钢筋和混凝土应力-应变的变化过程;同时,分析了偏心距、配筋率、加载龄期及卸载时间等因素对长期荷载下钢筋混凝土偏心受压柱徐变特性和卸载后混凝土应力的影响规律.研究成果可为长期荷载下钢筋混凝土偏心受压构件的设计提供参考.     

混凝土材料早期性能监测方法比较研究(英文)

混凝土早期硬化阶段产生的不均匀收缩是导致混凝土结构后期裂缝的主要原因之一,因此,混凝土硬化养护期的收缩应变监测对改善养护过程,控制其结构内部应变分布,保证整个建筑物的质量及安全都是非常有益的.本文运用包括埋设型光栅布拉格光纤传感器,KM系列埋设型应变传感器,热电偶温度计等三种不同传感器交叉组合了三种不同的方法对混凝土试件硬化早期的水化温度、收缩应变进行了实时监测.结果表明三种不同方法都比较精确度监测到了混凝土硬化早期的温度和收缩应变.通过对三组监测结果的分析得出了三种监测方法的优缺点,本文的研究对于混凝土早期性能监测用传感器的选择有现实的指导意义.