内嵌预压式大量程光纤光栅智能钢绞线的标定试验

内嵌预压式大量程光纤光栅(fiber Bragg grating,FBG)智能钢绞线解决了光纤光栅传感器监测量程不够的难题。为了保证光纤光栅智能钢绞线的应力应变测量精度,通过理论分析和静载试验标定了智能钢绞线FBG传感器的主要传感性能指标,并对传感器理论和试验应变灵敏度的误差进行分析,试验结果表明FBG传感器的传感性能满足工程要求,试验应变灵敏度Kε不小于1.17 pm/με,迟滞≤1.5%、线性度≤1%、重复性误差≤2.5%,总精度≤3%。     

螺旋倾斜式光纤光栅传感器监测钢绞线应变方法研究

设计了一种在钢绞线中心丝上设置螺旋倾斜凹槽,将光纤光栅(FBG,Fiber Bragg Grating)传感器封装于凹槽中的自感知钢绞线,以解决FBG传感器寿命低、量程小而无法监测大应变的问题。建立了FBG传感器监测应变与钢绞线应变之间的理论关系,以凹槽螺旋倾斜角度为变化参数,对FBG自感知钢绞线进行张拉试验,测定FBG传感器灵敏度的变化情况。试验结果表明:通过螺旋倾斜放置光纤光栅能有效降低FBG传感器的应变灵敏度,使其监测量程接近钢绞线的极限破断力,从而实现应用FBG传感器监测大应变的目的。     

凹槽内嵌式封装光纤光栅应变传感器的温度特性

内嵌预压式封装解决了光纤光栅传感器存活率低、监测量程不足等问题,实现了光纤光栅传感器对钢绞线应变的实时健康监测。光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感器主要受轴向应变和温度特性影响,为保证其内嵌封装后对钢绞线应变监测的可靠性,以温度为变化参数对其进行水浴恒温试验,对比分析在5～100℃过程中FBG传感器内嵌式封装前后中心波长变化。试验结果表明:FBG的中心波长随温度升高呈线性增长,与初始波长无关;在钢绞线中心丝凹槽封装裸FBG后,温度灵敏度增大了1倍;当钢绞线使用环境温差达到30℃,温度的交叉影响可使FBG传感器的应变测量误差达到7.6%以上,且钢绞线应变越小误差越大;应在钢绞线中心丝不受力部位串联封装1个FBG传感器,以实现温度补偿减少误差。试验结束后,FBG传感器封装完好,所测试验数据仍具有良好的线性度和重复率,对温度有较好的适应性,为自感知钢绞线的工程应用提供了可靠依据。     

基于GFRP-OFBG筋的桥梁缆索索力测量技术研究

基于内嵌光纤Bragg光栅传感器的光纤光栅-玻璃纤维增强塑料复合筋(GFRP-OFBG筋),研究了GFRP-OFBG筋自身的应变和温度传感特性,研究结果表明,GFRP-OFBG智能筋具有优异的线性传感性能,筋中光栅测量的应变极限达12 000με以上,波长变化达14 nm;对于用GFRP-OFBG筋替换普通钢绞线的中丝而得到的GFRP-OFBG智能钢绞线,进行了应变传感、温度敏感和钢绞线松弛试验,试验结果表明,GFRP-OFBG智能钢绞线具有优异的线性传感性能和较低的应力松弛率,并可实现钢绞线受载全过程监测,绞线中光栅测量应变极限为11 568.2με,光栅波长变化为15.966 nm;对直接增加GFRP-OFBG筋制成的光纤光栅平行钢丝智能索和直接增加GFRP-OFBG智能钢绞线得到的光纤光栅平行钢绞线智能索,进行荷载传感试验,试验结果表明,智能索的感知线性度和重复性都比较好,并可监测70%以上公称破断索力。智能索工程应用案例表明,GFRP-OFBG筋智能拉索在实际工程中很容易得到车辆荷载下的响应曲线。     

电涡流位移传感器检测车轮外形的研究

简单分析了电涡流位移传感器特性,设计了电涡流位移传感器标定试验方案,提供了不同曲率半径的传感器标定试验结果,最后给出了车轮形状测量试验的结果与分析。     

国产1860级低松弛预应力钢绞线疲劳性能研究

阐述钢绞线疲劳破坏机理 ,介绍国外钢绞线疲劳试验研究成果 ,分析最近完成的 2 0多组国产钢绞线的疲劳试验结果 ,提出国产 1 860级低松弛预应力钢绞线 S -N曲线和疲劳强度特征值。     

光纤光栅锚端预应力传感器的研究

针对传统检测方法长期稳定性差、不能实现分布式测量、信号不能远距离传输等缺点,基于光线光栅的优点,以及预应力钢绞线的特殊结构和复杂工作情况,提出基于光纤光栅的预应力结构锚端传感测试方案,对光纤光栅预应力传感器进行研究。实验结果表明,该传感器重复性好,测量精度高,可以满足预应力锚端监测的需要。     

国产1860级低松弛预应力钢铰线疲劳性能研究

阐述钢绞线疲劳破坏要理，介绍国外钢绞线疲劳试验研究成果，分析最近完成的２０多组国产钢绞线的疲劳试验结果，提出国产１８６０级低松弛预应力钢绞线Ｓ－Ｎ曲线和疲劳强度特征值。     

斜拉桥斜拉索索力测试方法综述

文章介绍了斜拉桥斜拉索张拉和索力测试过程中,常用的几种测试方法(压力表法、压力传感器测定法、频率法、磁通量法)及其测试原理。重点是频率法、磁通量法在斜拉索索力测试中的应用。     

锚固区钢绞线锈断PC梁黏结性能退化试验研究

为研究锚固区钢绞线锈断对后张预应力混凝土梁黏结性能的影响,对6根预应力混凝土构件进行静力拉拔试验.通过设计电化学快速锈断钢绞线、缓慢切割钢绞线和直接放张3种应力释放方式,研究应力释放方式、混凝土强度和箍筋直径对断后预应力钢绞线黏结性能的影响,揭示预应力钢绞线与混凝土黏结力沿纵向的分布规律,得到预应力钢绞线的黏结-滑移曲线以及试件达最大拉拔力时预应力混凝土梁的裂缝分布形态.试验结果表明:钢绞线与混凝土的黏结破坏由拉拔端逐渐向自由端发展,应力释放速度越缓,试件初始损伤越小,拉拔过程中黏结性能越稳定;提高混凝土强度等级和增大箍筋直径均可提高预应力钢绞线与混凝土间的黏结强度;试件破坏形式主要为黏结失效或预应力钢绞线断裂破坏.本研究为完善锈蚀钢绞线与混凝土间黏结性模型提供了试验基础.     

低周期循环荷载下内嵌式光纤光栅自感知钢绞线的性能

钢绞线是预应力结构和桥梁结构中不可或缺的重要组成部分,光纤光栅与钢绞线耦合成的自感知钢绞线为其受力状态的健康监测提供了新的有效途径。为研究光纤光栅在高应变低周期循环荷载作用下能否有效跟踪钢绞线的受力状态,将中心丝持荷值、循环周期数、应力幅作为变化参数,对内嵌式自感知钢绞线进行了低周期循环拉伸试验,分析不同情况下应变与波长的关系以及监测性能。试验结果表明,内嵌式自感知钢绞线在低周期循环荷载作用下依然能保持良好监测性能,可跟踪监测钢绞线屈服力直至接近极限力,可监测钢绞线全生命周期受力状态。     

振动传感器灵敏度测量

介绍了对振动传感器灵敏度进行正弦激励测量的系统组成及工作原理,讨论了基于LabVIEW的振动传感器灵敏度测量的系统设计与实现方法.经过试验及现场使用证实:系统工作稳定可靠,为振动传感器灵敏度的测量提供了技术手段.     

薄膜压力传感器在打桩试验中的标定研究

土压力的精确测量在岩土工程中具有重要作用，薄膜压力传感器作为一种新型测量压力的仪器因其具有厚度薄、体积小和灵敏度高等优点在土木工程领域得到应用，而其应用关键在于根据不同的使用条件和环境对仪器进行标定。本文针对砂土中打桩试验，采用薄膜压力传感器测量打桩过程中的桩侧土压力；为得到精确的试验数据，通过采用自主设计研制的标定装置对薄膜压力传感器进行标定，研究了不同量程的薄膜压力传感器在不同砂土埋深下的标定结果，并与厂标结果对比分析；随后，研究了薄膜压力传感器在不同深度下的卸载结果。研究结果表明：在加载阶段薄膜压力传感器电压与荷载曲线的线性较好，砂标结果要比厂标结果偏大，并且在埋深为0.2D和0.4D(D为加载板直径)标定结果与厂标结果较为接近，随着砂土的埋深逐渐增加，传感器的标定系数也在增加；薄膜压力传感器在卸载过程中荷载与输出电压曲线表现为滞回环，4种不同埋深下的滞回环的大小基本一致。因此在打桩试验时需对薄膜压力传感器在砂土介质中标定并且要考虑卸载对测量数据的影响。     

半刚性防护系统试验与多跨模型数值分析

为研究半刚性防护系统的抗落石冲击能力,开展了2组足尺落石冲击试验,研究了该系统的变形特征和传力机理,明确了其两阶段传力工作状态。基于LS-DYNA进行落石冲击整体系统的全过程模拟,对试验和数值仿真结果的钢绞线内力、特征点位移、钢柱应力进行对比,二者吻合较好,验证了计算模型的正确性。在此基础上,开展了5、7、9、15跨模型的数值分析。计算结果表明:7跨模型为最不利工况,落石位移、钢绞线拉力较大;当采用3跨模型作为等代模型时,落石位移宜增大5%,直接承受冲击的钢绞线内力宜增大20%,未直接承受冲击的钢绞线内力宜增大15%;引入钢绞线拉力衰减系数,直接承受落石冲击的钢绞线拉力衰减最多,越靠近钢柱自由端,其拉力衰减越少;随着跨数增加,边跨的边界效应逐渐降低,端柱的屈曲和应力集中现象得以缓解,7跨以上模型端柱不再屈曲,并对比了系统中主要构件的耗能分布以及系统的性能曲线。研究结果为半刚性防护系统的设计提供了理论基础。     

基于单片机的机车速度信号模拟与测量装置

根据机车检修工作的实际需要,研制了基于单片机的机车速度信号模拟与测量装置。该装置能准确地模拟与测量机车运行状态下光电转速传感器输出的速度信号,具有结构简单、使用方便、功能齐全等特点。     

气敏传感器在牵引变压器绝缘在线监测中的应用

气敏传感器及其检测电路的设计是基于DGA(DissolvedGasesAnalysis)牵引变压器绝缘在线监测技术的关键环节。为检测传感器性能,设计了气敏传感器测试实验;在实际检测中,采用多个传感器组成传感器阵列,并利用径向基(RBF)原理解决了传感器阵列相互干扰性问题,通过比较试验数据与标准测试仪测量结果,验证了传感器阵列的有效性和稳定性。     

SS1型电力机车过相分段自动控制系统

本文介绍了SS1型电力机车过相分段自动控制装置的工作原理和模拟试验结果。该装置采用数字电路控制,地面传感器为简单的无源传感器,机车控制电路改动甚少。试验结果良好,已达到设计要求。     

氯盐环境下混凝土内钢绞线的锈蚀特性试验研究

预应力钢筋的锈蚀特性是研究预应力混凝土结构耐久性失效及防治的基础,为此,分别采用内掺盐和外浸盐2种方式在自然气候条件下作了如下3组混凝土内钢筋锈蚀的对比试验:钢绞线与热轧带肋钢筋、钢绞线与热轧光圆钢筋、钢绞线中心钢丝与热轧光圆钢筋。通过对锈蚀过程中锈蚀电流密度的测试以及试验完毕后的破形观察与称重对比和分析,得到如下结果:钢筋外表面锈蚀程度在面向保护层侧明显严重于背向保护层侧;钢绞线及其中心钢丝外表面锈蚀相对最不均匀,具有严重的局部锈蚀———坑蚀形态,带肋钢筋次之,光圆钢筋相对最均匀、全面;钢绞线内表面发生类似于空气中的相对全面、均匀的锈蚀;钢绞线的平均外表面锈蚀率小于热轧带肋钢筋的与热轧光圆钢筋的,但严重的局部锈蚀对其受拉性能极其不利。另外,还对上述锈蚀特性进行了电化学机理分析。     

基于非接触式测量技术的捣固车作业线路纵向水平检测系统的研发及试验研究

捣固车作业线路纵向水平测量采用传统钢丝绳弦线法，长周期使用存在钢弦磨损、断裂的风险，且钢弦抖动会影响测量精度及稳定性。针对这些问题，本文研发了一套基于非接触式测量技术的捣固车作业线路纵向水平检测系统。该系统基于位敏探测器（Position Sensitive Detector,PSD）激光测量原理，采用E型激光发射器和接收器实现激光偏移量的测量。以DCL-32连续式捣固车为例，通过加速度传感器和激光传感器获取捣固车的振动特性，在振动实验室利用该系统进行现场工况模拟试验，并与现场试验数据进行对比。结果表明：该系统能够实现35 Hz振动频率跟随，可靠、稳定地采集线路纵向水平数据。     

不同腐蚀介质下钢绞线基本力学性能分析

制作了36根钢绞线试件,其中4根未腐蚀,其他32根分别置于酸雨、5%氯化钠、5%硝酸钠和5%硫酸钠的腐蚀溶液中,采用通电加速法使钢绞线加速腐蚀,并通过静力拉伸试验对钢绞线腐蚀后的力学性能进行测试,主要研究在不同腐蚀介质下钢绞线的破坏形态以及腐蚀率对钢绞线力学性能的影响。结果表明:未腐蚀钢绞线的截面断口形态呈杯锥式,腐蚀率为5%~10%时酸雨溶液、5%硫酸钠溶液和5%氯化钠溶液3种腐蚀介质下钢绞线的截面断口形态以杯锥式、铣刀式为主,而腐蚀介质为5%硝酸钠溶液时钢绞线的截面断口形态呈劈裂-铣刀式和劈裂式,其脆性比其他腐蚀介质下更为突出;随着腐蚀率的增加,钢绞线名义屈服强度、极限抗拉强度、极限伸长率等基本力学性能指标显著下降,在腐蚀介质为5%硝酸钠溶液时尤为突出。结合试验结果建立了腐蚀钢绞线双折线本构关系模型。