基于动应变测量在桥梁动挠度识别应用研究

针对传统桥梁挠度监测过程中精度不足,应用范围局限于小跨度桥梁结构,提出了一种基于应变模态的动应变识别方式。通过动应变互相关函数求得振动梁结构的应变模态振型,利用应变—位移转化关系获得结构的位移模态振型,进而获得应变模型的位移模态坐标。将位移坐标与位移模态振型进行关系叠加获取整个梁结构的动应变实时曲线。以天津外环津静收费站高速路段简支梁段为对象,对动应变识别方法进行了验证,结果表明:在脉冲激励作用下,动挠度识别法能够有效控制不同位置节点动挠度误差持在7%的误差范围内,在移动荷载下的梁结构动挠度识别最大误差在2%以内,满足工程实际需求。     

察尔汗盐湖地区过盐渍土动剪切模量与阻尼比试验研究

针对交通循环荷载作用下过盐渍土动剪切模量和阻尼比的研究尚显不足的情况,基于GDS双向动态三轴伺服系统,对察尔汗盐湖地区过盐渍土动剪切模量和阻尼比的影响因素进行研究。研究结果表明:(1)动剪切模量随着动应变的增加而减小,加载初期减小速率较快,后期减小速率逐渐趋于平稳;(2)动剪切模量随着围压、冻融循环次数、振动频率的增加而增加,且增大幅值随动应变的增大逐渐减小;(3)阻尼比随着动应变的增加而减小,减小速度先快后慢,在动应变较小时曲线较陡,而超过某一动应变后,曲线逐渐平缓;(4)在较小动应变时,围压、振动频率对过盐渍土阻尼比的影响并不显著,在较大动应变作用下阻尼比随着围压和振动频率的增加而逐渐减小,但随冻融循环次数变化的规律不明显。     

中液限粉质粘土路基的动力特性试验研究

通过应力控制的动三轴试验,研究了长春中液限粉质粘土路基在冻融前后的动强度、动模量特性。根据大量动三轴试验的应力—应变关系,得出了动剪强度与循环荷载次数间的变化规律,以及动模量与动应变的关系表达式,为季冻区公路建设提供了参考依据。     

膨胀土与改性膨胀土累积塑性应变及动力特性

结合成都绕城路膨胀土路基处治项目,利用动三轴试验研究膨胀土及改性膨胀土在重复荷载作用下的永久变形及动力特性。分析不同围压下弹性应变、累积塑性应变和动应变与荷载重复作用次数之间的关系,在log log坐标系中比在普通坐标系中能更好地区分累积塑性应变的三个阶段。比较了膨胀土与改性膨胀土的动力特性(如动弹性模量、动粘聚力、动摩擦角、阻尼比等),经改性后的膨胀土其力学特性得到了明显增强。     

路基黏土改良填料的动剪应变门槛研究

土体的动剪应变幅值是分析土体动力特性的关键参数,针对掺砂、砾的路基黏土改良填料,进行了一系列不同围压、动偏应力、压实度、含水率条件下的大型动三轴试验,探讨了改良填料累积塑性应变的增长特点和类型,分析了动剪应变与累积塑性应变增长的内在联系,最终得出了区分累积塑性应变增长类型的动剪应变门槛,由此可以利用土体所表现出的动剪应变值判断其动力稳定性。     

水泥路面板底动应变的影响因素分析

从国际平整度公式入手,通过试验,研究了路面板底动应变与路面平整度、车辆荷载的大小及车速的关系。结果表明,静载作用时,路面板底动应变与平整度没有关系,但随着车辆荷载的增大而增大;在同一车速和同一车辆荷载下,板底动应变随路面不平整度的增加而增大,且车辆荷载和车速越大,增幅越明显;在同一平整度下,水泥路面的板底动应变随车辆荷载大小和车速的增加而增大,但其增幅都有随速度的增加而降低的趋势。     

轴载与速度对半刚性沥青路面动力响应的影响

为了研究实际车辆荷载下半刚性基层沥青路面动力响应的规律,在修筑的试验路段上,以重型运输车辆为加载设备,通过检测运动车辆下面层底部的纵向动应变和横向动应变,分析车辆轴载和速度对路面结构动态响应的影响。研究结果表明：不论是横向应变还是纵向应变,均既有拉应变状态,又有压应变状态;随着车辆行驶速度的提高,各应变分量都基本呈下降趋势,但在车辆行驶速度超过40km／h后,变化明显减小;动应变与轴载基本呈线性关系;进行路面结构动态设计时,不但要考虑面层底部拉应变的作用,而且要考虑压应变的作用;在疲劳寿命试验时,应考虑应变比的影响,应变比不仅与速度有关,还与轴载有关。     

振动频率对饱和软粘土动力特性影响试验研究

通过对杭州饱和软粘土进行动三轴试验,研究了振动频率对软粘土动力特性的影响。试验结果表明,随着振动频率的增加,孔压比与双幅动应变均降低。以10％双幅动应变为破坏标准得到了不同振动频率下,软粘土的动强度曲线。随着振动频率的增加,土体动强度增加,但当振动频率等于0．5Hz时,动强度增加幅度减小。     

锌涂层腐蚀对环氧沥青砼铺装体系界面应变的影响

研究了环氧富锌涂层—环氧沥青粘结层—环氧沥青混凝土铺装体系在锌涂层腐蚀情况下界面应变与车轮载荷关系,采用Datataker应变采集仪在动载荷和静载荷作用下的钢板与沥青混凝土铺装层界面应变变化特征。结果表明:静载荷作用下界面应变大于对应铺装层位置的应变;在腐蚀区加载和腐蚀区相邻位置加载,使腐蚀区界面应变与其边缘应变发生逆转。往复动载荷0.7 MPa作用下界面应变增加2/3以上。超载的动载荷下界面应变明显增大;腐蚀区以上的沥青混凝土铺装层产生明显的应变。     

基于动剪切应变法的红砂土路堤长期动力稳定性分析

针对湖南省某高速公路红砂土路堤长期动力变形问题,利用动三轴试验,测试了不同含水率、围压和动应力下红砂土试样的动力变形参数,根据ε_a—lgN曲线走势特征,将试样分为稳定型、破坏型2类,随后探讨了不同类型试样的动剪切应变发展规律,获取了可用于鉴别红砂土长期动力稳定性的动剪切应变门槛值,并根据围压和含水率给出了预测动剪切应变门槛值的经验方程,最后通过有限元计算,将不同轴重下路堤产生的动剪切应变值与相应门槛值进行了比较,探讨了该红砂土路堤的长期动力稳定性。结果表明:当红砂土路堤处于最优含水率状态时,各级轴载下的动剪切应变均低于门槛值,长期动力稳定性较好;而当路堤处于饱和状态时,超载20%、40%、60%情况下路堤动剪切应变均超过了门槛值,路床以下1 m范围的路堤可能产生较大的永久变形,易导致路面开裂等病害。研究成果可供红砂土路堤设计及稳定性评价参考。     

固化粉煤灰动力特性试验研究

结合镇江城市道路路基处治项目，进行了固化粉煤灰的动三轴试验，分析了固化粉煤灰在重复荷载作用下的永久变形及动力特性，研究固化粉煤灰弹性应变、累积塑性应变、临界动应力和动回弹模量变化规律，论证了固化粉煤灰作为城市道路路基填料的可行性：结果表明：动应力是影响固化粉煤灰的动回弹模量大小的主要原因，其临界动应力值在90～100kPa之间，动态特性完全满足城市道路路基的设计要求,研究结果对类似工程研究具有借鉴意义。     

全风化花岗岩路基路面结构动力特性模型试验研究

路基路面结构受交通动荷载重复作用,表现出疲劳特性,并会产生不可恢复的残余塑性变形。通过3组室内大比例模型试验,研究了全风化花岗岩、全风化花岗岩水泥稳定土和土工格室加强等不同路基结构形式的路基路面结构受交通动荷载作用的动力特性,分析了路基路面结构动应力应变分布规律,得到路基路面结构动应力、应变和永久变形随车辆荷载大小、车辆荷载通过量(对应加载次数)、运行速度的变化规律,试验论证了全风化花岗岩及其水泥稳定土和土工格室加强作为高速公路路基填料的可行性和适用范围,评价了路基处理的效果,确定了路基质量控制标准,对高速公路的设计与施工具有指导意义。     

桥梁损伤识别数值仿真及试验研究

以内蒙古赤峰市银河大桥为例进行研究,该桥于2000年竣工,2001年8月该桥正式投入运行,2001年12月13日早晨,一空载货车撞上ZN-54W吊杆(主拱桥由西向东第8号吊杆),造成吊杆下部保护套严重损伤,为大桥安全考虑,赤峰市松山区政府提出对该桥进行测试。本文采用有限元法、模态分析及损伤识别理论对该桥进行了全面系统的结构损伤识别数值仿真研究,并与试验结果进行比较。由于中承式拱桥的主要受力构件是拱肋及吊杆,所以本文分别分析了拱肋L/2截面、L/4截面及被撞的8号吊杆不同损伤程度下的动力特性,得出结构整体动力特性的变化规律,并通过动力特性变化规律及应变模态实现了对拱肋的损伤识别;通过动力特性变化规律及曲率模态实现了对吊杆的损伤识别。     

基于加速加载试验的半刚性基层沥青路面动力响应

为了了解移动车辆荷载作用下半刚性基层沥青路面结构动力响应规律,修筑足尺试验场,采用置入式应变传感器,检测加速加载设备在车轮荷载作用下的面层底部动力响应,研究了面层底部横向分布以及轴重和温度对路面结构动力响应的影响。结果表明:移动车轮荷载下,面层底部纵向弯拉应变呈拉压应变交变状态,荷载位置仅影响其数值大小;横向弯拉应变比较复杂,胎冠下部呈现拉应变状态,2个轮胎之间及轮胎外侧呈现压应变状态,胎肩位置呈现拉压应变交变状态;面层底部弯拉应变无法充分反映超载车辆对路面的破坏作用;温度对路面结构的动力响应影响显著,30℃、40℃和50℃下沥青路面动力响应分别为常温状态下的3倍、8.9倍和13.3倍。     

桥梁桩基桩身荷载量测与应力波法测试中的参数

通过某高速公路桥梁桩基试桩测试,分析了静载荷试验中的桩身内力、荷载传递规律、土阻力的发挥等,与应力波法高应变测试结果进行对比分析,进一步说明动力测试中各种参数只有通过静载荷试验检验后,才能应用于工程的大规模检测。     

黄土隧道结构的振动台模型试验研究

为了研究黄土隧道结构在不同地震波及降雨条件下的地震响应和橡胶减震层的减震效果，按相似理论分别设计制作了缩尺比为1∶40的减震黄土隧道及非减震黄土隧道，在总降雨量50 mm，降雨强度10 mm·h^-1的条件下，分别加载近、远场地震波El-Centro波和Taft波，对比了地震波不同加速度条件下黄土隧道各测点的地震响应情况及土压力变化情况，通过减震模型和非减震模型各测点的应变变化情况分析了黄土隧道的减震效率。结果表明：在调幅和持时一致的情况下，黄土隧道结构对于不同的地震动具有明显的选择性，El-Centro地震动条件下的动力响应大于Taft地震动条件下的动力响应，说明黄土隧道结构的动力响应不仅取决于地震动的强度及持时，也与地震波的频谱特性有关，黄土隧道结构对近场地震波的响应大于远场地震波；对模型横向加载，模型各点的横向加速度和竖向加速度均有变化，横向的加速度响应大于竖向的加速度响应；拱顶位置的土压力较大，拱脚位置虽然土压力较小，但应变变化较大，应力集中现象明显；通过设置减震层可使衬砌不同部位的应变值均有所减小，且应变越大的部位减震率越高，不同工况下拱顶及拱脚的应变减震率接近50%，设置减震层不但可以减小衬砌结构的变形，而且能吸收地震能量，发挥围岩结构和衬砌结构的协同作用，减小土体的裂缝宽度及深度。     

硬质沥青混合料动态间接拉伸试验研究

基于动态测定方法确定的沥青混合料的参数能真实反映沥青混合料对运动车辆荷载的响应,并能正确表现沥青混合料本身的粘弹性性质等优点,利用英国Cooper NU-14多功能沥青材料试验机测定了30^#硬质沥青混合料的动态间接拉伸劲度模量,对试验结果进行了二元方差分析及非线性拟合,分析了级配、油石比、结合料类型和试验温度对动态间接拉伸试验的影响。结果表明：30^#硬质沥青混合料具有很高的动态间接拉伸劲度模量,用于沥青路面的下面层可减小其底面的拉应变;级配、油石比、试验温度和沥青针入度均对沥青混合料的动态间接拉伸劲度模量有显著的影响。     

金属带带环疲劳试验研究

带环是金属带中的核心部件,其主要失效形式是疲劳破坏。本试验用动态电阻应变仪测量带环应变,建立应力和测量应变之间的方程,确定进行带环疲劳试验的应力水平;通过疲劳试验,确定带环的疲劳极限,采用参考文献3、4中介绍的数据处理方法处理疲劳试验数据,得到了带环的P-S-N曲线,为金属带的可靠性设计提供了重要依据。     

地震波法检测水泥混凝土路面板脱空影响因素研究

为了研究地震波法检测水泥混凝土路面板脱空动力响应影响因素，基于水泥混凝土路面板角隅脱空试验，采用室内地震波法检测缩尺试件的试验方法，得出水泥混凝土路面角隅脱空路面板在含水和不含水不同振动参数状态下应变值的变化情况，分别对比不同角隅脱空面积的试验数据和不同锤击高度的试验数据，发现随着水泥混凝土路面板角隅脱空面积的增大，脱空区域的应变值也会随之增大；对于不同锤击高度的试验数据分析发现随着锤击高度的增大，对应脱空区域的应变值也会增大。另外，针对含水状态的分析，发现含水状态下脱空区域的应变值明显大于不含水状态下的应变值。     

基于动静载试验的斜拉桥初始状态研究

由于施工阶段中存在的较多不确定性，桥梁的初始成桥状态与设计成桥状态存在误差。精确掌握桥梁初始成桥状态，对于后续运维养护具有重要意义。桥梁动静载试验是测试桥梁性能的重要方法之一。以某主跨220m独塔斜拉桥为例，结合动静载试验的方法，测定了该桥的自振特性，在特定荷载下的动静挠度，应变等参数，并与有限元模型理论值进行比较。结果表明，该桥结构刚度，动力特性均满足设计要求，具有较好的初始成桥状态