冲击回波在灌浆缺陷孔道中的传播特征与主频响应

为研究冲击回波主频对孔道不同灌浆饱满度的响应规律,拓展冲击回波法在孔道灌浆缺陷识别中的应用。通过有限元仿真与模型试验相结合的方式,分析应力波在结构缺陷内部的传播特征和峰值响应规律。结果表明:接收点与冲击点的距离会对测试结果产生影响,二者的距离以1/2板厚为宜;应力波在孔道缺陷处发生绕射,使其传播路径延长、厚度频率变低;全空孔道下,频谱图峰值分别对应厚度主频、孔道上边缘与下边缘主频;半空孔道中,冲击点与缺陷的相对位置会影响测试结果,冲击点正对缺陷时,比没有正对缺陷时的响应频率更低,二者都低于实体板的响应频率;灌浆饱满的孔道和实体板的响应频率基本相同,频率对钢绞线的响应也比较明显。     

弹性波在公路护栏立柱传播中的声固耦合分析

结合弹性波与土力学理论,引入声固耦合多物理场数学方程,建立地上-地下立柱-钢材-土体三维模型。研究弹性波在公路护栏立柱传播中的声固耦合规律,分析立柱-土体波动规律与柱底界面相位特性,揭露弹性波在自由边界与土体界面的逸散特性。研究结果表明:立柱与土体密实性直接导致激发冲击弹性波能量向周边土体的逸散速度,且弹性波沿着立柱向下传播过程中,存在能量的衰减及向周围土体逸散的双重效应。当土体弹性模量一定时,在立柱埋深区域弹性波衰减程度与激发冲击能量呈反比,与土体变形呈正比,且土体产生10-4数量级的变形量。当激发冲击弹性波能量一定时,立柱与土体密实性高。弹性波向周边土体逸散较大,柱底反射的信号能量较低,测试数据离散性变大。将研究成果应用于现场试验检测,取得了良好的效果。     

波纹管孔道压浆密实度定量评估

冲击回波法是一种研究弹性波由于结构体微观层面的非均质性,在不同波阻抗介质中传播发生反射、绕射、折射现象,利用波的反射、折射、绕射规律对结构内部进行无损检测的一种有效方法,可用于混凝土结构内部缺陷程度的评估。应用冲击回波法研究预应力混凝土结构中波纹管孔道的压浆密实度检测,通过大量模型试验研究,依据数据回归分析得到频率曲线中主频和密实度的线性关系,可定量评估孔道压浆质量,同时建立了不同密实程度等级的有限元模型,通过有限元模拟结果,得到压浆密实度与测试主频、压浆密实主频之间的线性关系,与模型试验结果进行对比分析,对实际工程测试具有显著的指导意义。     

预应力混凝土连续钢绞线张拉力施工控制计算分析

对预应力混凝土连续梁桥来说,预应力的施工控制是桥梁质量控制的关键环节,如何准确地控制锚下张拉力对桥梁施工质量控制有非常重要的意义。预应力混凝土连续梁桥的孔道摩阻系数、孔道偏差系数、钢绞线回缩量等参数的理论值与实测值存在较大偏差,如果在张拉施工时仍按设计值张拉钢绞线,可能造成预应力储备不足或超张拉等情况发生。对预应力混凝土连续钢绞线张拉力的施工控制进行了计算分析,研究了调整锚下张拉控制应力的计算理论。结果表明,孔道摩阻系数、孔道偏差系数、钢绞线回缩量等参数对预应力控制影响较大,预应力钢绞线张拉前应通过试验获得预应力张拉所需的各项控制参数,并通过计算分析得出钢绞线张拉所需锚下张拉控制应力。研究成果可为同类桥梁预应力钢绞线张拉施工提供借鉴。     

后张法预应力真空辅助压浆技术探讨

真空辅助压浆是后张预应力混凝土结构施工中的一项主要技术。其主要技术优点:在真空状态下,孔道内的空气、水份以及混在水泥浆中的气泡被消除,减少孔隙、泌水现象;灌浆过程中孔道具有良好的密封性,使浆体保压及充满整个孔道得到保证;工艺及浆体的优化,消除了裂缝的产生,使灌浆的饱满性及强度得到保证;真空灌浆过程连续迅速,缩短了灌浆时间。     

冲击回波法检测预应力波纹管孔道压浆质量的回波响应研究

冲击回波法可用于检测分析砼的厚度或缺陷的深度,通过研究应力波在砼表面、空气界面、预应力孔道及缺陷间的多次反射形成的频谱关系曲线,获知其经过无预应力孔道砼、压浆密实孔道、压浆未密实孔道、未压浆孔道后不同的冲击回波响应规律,为预测波纹管预应力孔道的压浆质量、判定孔道中是否有空隙存在提供依据。文中人为对波纹管孔道设置缺陷,将全空及灌浆至1/4密实、1/2密实、3/4密实、完全密实的波纹管孔道埋入砼板中进行冲击回波检测,检测结果表明冲击回波法可有效评价预应力波纹管孔道的压浆质量。     

基于冲击回波理论的预应力管道压浆密实度无损检测研究

预应力混凝土桥梁管道压浆的密实度直接影响着桥梁结构的安全性与耐久性,但管道隐蔽于梁内,其压浆密实度检测困难。结合冲击回波法的理论分析,通过模型试验和现场测试,讨论了冲击回波法测试预应力管道灌浆密实度的方法,并绘出了典型缺陷布置图,为今后工程中快速准确地检验预应力管道灌浆密实度提供了一种方法。试验结果表明,利用弹性波在遇到波纹管灌浆不密实时会发生穿过、反射和绕射的特征,可以有效地分辨波纹管中灌浆不密实的缺陷。研究结果显示,采用冲击回波法可以快速、准确地检测预应力混凝土桥梁管道灌浆质量,是一种十分可行的无损检测手段。     

灌浆缺陷大直径套筒补灌后的连接性能

灌浆套筒连接是预制装配式桥梁的主要连接形式,灌浆是否饱满影响其使用性能。一次施工若发现未灌满,能否通过补灌方式进行补救,需要首先明确补灌后套筒的连接性能是否满足使用要求。为此,设计灌浆饱满试件、缺陷试件以及缺陷率后补浆三类试件,标准条件养生后,进行静力单向拉伸试验测试,对比连接性能。试验结果表明：（1）灌浆缺陷对套筒抗拉性能产生不利影响,通过补浆作业,可对缺陷试件连接性能起到修复作用;（2）采用与初次灌浆料相同的补浆材料,不同缺陷率试件修复后的拉伸性能均能满足规范要求;（3）补灌强度低于原料的浆料,对缺陷率比较大的试件,修复效果不如原灌浆料补浆修复效果。建议对有缺陷的套筒采用原灌浆料进行修复,并通过补浆工艺保证补浆密实。     

大跨度连续刚构桥预应力束沿程应力试验研究

为了解预应力混凝土结构中预应力束的实际有效预应力沿程分布情况,选取野三河大桥大跨度连续刚构中的典型预应力束,设计制作近百米长的预应力钢筋混凝土模型进行试验研究.试验结果表明,预应力束的沿程应力分布从张拉端向钢束中部(两端张拉)或向被动端(一端张拉)逐渐减小;同一预应力束中不同钢绞线之间受力不均匀,且差别较大;为获得相对较大的有效预应力,宜采用两端张拉,并选用塑料波纹管.     

开封黄河大桥斜拉索新型索鞍力学性能研究

开封黄河大桥主桥为预应力混凝土多跨部分斜拉桥,斜拉索采用环氧涂层填充型钢绞线.采用HDPE分丝管索鞍,即将HDPE分丝管置于矩形焊接钢箱内,在分丝管外灌注高标号水泥浆的结构形式.为验证该鞍座结构受力的合理性及结构的可靠性,应用有限元法对其进行数值仿真分析,对足尺模型的单根及整束钢绞线进行摩阻力试验,测试钢绞线与HDPE管之间的摩阻力,并对鞍座结构进行抗压性能试验.结果表明,钢绞线与HDPE管之间的摩阻力能够抵抗施工和运营阶段索鞍两侧的不平衡索力;鞍座内部水泥灌浆料密实,无任何裂纹和压碎现象,鞍座结构满足受力要求;索鞍结构完好,内部水泥浆基本处于弹性工作范围.     

等值张拉时基于振动法的平行钢绞线索索力测试分析

采用振动法对杭埠河大桥平行钢绞线索进行了索力测试,分析了平行钢绞线索的离散性、垂度和区域性接触对索力测试的影响,采用逐步扩大法模拟平行钢绞线索的离散性。讨论了拉索自振频率的确定、面内面外振动的振动特性以及不同拾振器放置位置时的实测信号特征。基于有限元方法建立平行钢绞线索及钢绞线-HDPE套管接触耦合模型,进行了平行钢绞线索振动特性分析。结果表明:振动法可以用于平行钢绞线索索力测试,索力计算时应尽量采用低阶频率;钢绞线间的离散性和索力不均匀性对拉索振动影响较小,拉索面内振动受施工影响较大,钢绞线面外振动频谱特征更为明显,低阶振动分量较多且易识别,利用面外振动可以更好地确定拉索自振频率;考虑HDPE套管质量,修正拉索线密度可提高索力测量精度。     

浅埋出入口通道交叉段地震动力特性及稳定性分析

地铁出入口通道通常覆土较浅,结构形式变化较大,刚度不连续,特别在交叉口段,结构衔接薄弱,抗震性能差。基于土-结构相互作用模型,利用黏-弹性边界条件,运用时程分析方法研究出入口通道交叉口段地震动力响应。对交叉口段地震动力特性及稳定性进行分析总结,得出交叉口段位移、应力及加速度的动力响应及分布特性,提出其抗震加固部位及范围等的处置措施,以期为高震区地铁抗减震设计提供一定参考。     

锚杆缺陷模拟试验及其超声波检测信号特征的EMD分析

为准确识别锚杆缺陷位置,了解超声波在锚杆中的传播机理和能量分布特征,对试验模型中的模拟锚杆进行超声波检测,基于EMD方法对检测信号进行能量分布特征分析。通过在沙槽中埋设钢筋来模拟锚杆,分别设置完整光圆钢筋、截断光圆钢筋、完整螺纹钢筋和截断螺纹钢筋4种。测试中超声波成像方法为A型,脉冲形状为全检波形,应用希尔伯特-黄变换的核心方法EMD分解法对原始信号进行时频局部化处理。结果表明,超声波法可以确定不同直径的锚杆长度及缺陷位置,解决了动测法只能对这些参数作定性评价的问题;EMD方法能根据超声波检测信号本身固有的特性进行自适应分解,前几阶IMF分量包含锚杆长度及缺陷位置的主要信息,可以定量表征原始信号的物理特性;超声波检测信号的能量主要集中在前3阶IMF分量内,各IMF分量的能量占该信号总能量的比例变异性较大;发射功率等外界因素的改变,对超声波信号经分解得到的各IMF分量的能量分布影响较小,但发射功率过大会造成能量分布不稳定,不利于识别缺陷位置信息;EMD方法准确高效,不需要预设固定的基函数,可以揭示超声波在被检测对象介质中的传播机理和能量分布特征,为应用超声波法进行锚杆质量缺陷的精准识别奠定了技术基础。     

溧高高速公路后张法预制箱梁孔道压浆施工技术研究

溧阳至高淳高速公路箱梁预制施工时,按公路桥涵施工技术规范的要求及江苏省高速公路后张法预应力孔道智能压浆指导意见提供的压浆方法进行施工操作,压浆完成后,采用自主研发的预应力孔道压浆空洞定量检测仪进行空洞检测,发现部分管道有空洞存在。经分析,认为,空洞的产生是由于水灰比控制不当;在对孔道进行冲洗后,管道内留有积水;按指导意见施工时,将泌水通道封闭,无法将泌水排出;稳压后,骤然拔管,使浆液溢出;二次补浆后的浆液体积收缩。针对这些原因,采取一系列改进措施,将冲洗工序放在预应力钢绞线穿束之前;保留泌水通道;改多管道循环压浆为单管道循环压浆;水灰比在0. 28以内时,可采用无压灌浆;稳压过程由原来的时间控制改为由目测泌水通道的泌水情况控制;改骤然拔管为缓慢减压等方式,经过改进的工艺对孔道压浆质量有显著提高,从根本上解决了孔道压浆不密实的质量通病。     

桥梁水中基础振动波法无损检测技术研究

结合桥梁水中基础的构造特点,进行了振动波法检测技术研究。首先研发了水下旁听法,即在承台、系梁适当位置敲击,在水下结构物旁侧的水体中吊装检波器,通过拾取在结构中下传的弹性纵波和纵波在水中横向传播的时域振动信号,主要利用时域振动信号首波走时对结构的质量状态进行分析。其次,针对桩基等结构物,研发了单孔纵波法,即在结构顶面上通过力锤敲打激振产生弹性纵波,在结构物上直接钻孔或在其外侧设置孔道,通过拾取在结构中下传的弹性纵波和从结构物底面(包含缺陷断面)产生的反射波的时程,利用时域振动信号首波走时对结构的质量状态和长度进行分析。实体检测结果表明,这两种检测方法都能反映基础构件内部状况。     

基于PZT波传播法的钢-UHPC桥面板脱空识别研究

为了测试PZT波传播法对钢-UHPC轻型组合桥面板界面脱空识别的有效性,分别进行了数值分析和试验进行脱空识别。利用ANSYS对钢-UHPC薄板不同厚度脱空进行了数值模拟,分析了不同激励电压幅值和频率下信号波幅值衰减程度,结果表明激励电压与波传播幅值呈线性关系,激励频率对波的能量损耗有较大关系,得到试验测试敏感频段范围;浇筑了具有不同厚度脱空的钢-UHPC薄板,并在试件脱空处两侧对称粘贴PZT,使用信号发生器产生激励信号,由接收仪器测量压电信号,通过分析信号能量、幅值并引入损伤指数。分析表明损伤指数随着脱空厚度增大而增大,且可初步确定损伤大小。PZT波传播法为今后测试钢-UHPC界面粘结状况提供了有效方法。     

斜拉桥索塔U形钢束应力不均匀程度模拟分析方法

针对斜拉桥索塔U形预应力束张拉实测伸长量大于规范计算伸长量的现象,分析了张拉过程中钢绞线在弯道内的行为规律,指出重排列产生附加伸长,使钢绞线之间存在明显的应力差异。采用CAD模拟分析法计算得出,即使在理想状态下,忠建河特大桥U形预应力束张拉伸长量超出设计值37.7%,应力不均匀系数为0.388。结果表明:应力不均匀是钢束实测伸长量超限的重要原因;如果缺少有效的施工控制,少量钢绞线会因应力过高发生破断,造成结构质量和安全隐患。     

连拱隧道爆破荷载效应分析

针对连拱隧道设计、施工中存在的问题,采用三维有限差分程序FLAC3D2.0,对连拱隧道进行了爆破荷载数值模拟分析。分析结果表明,在相同条件下,爆破振动受围岩弹性模量的影响较大,围岩越弱、振动越强烈,反之,围岩越硬、振动越小;爆破应力波最初以冲击波的形式向外传播,随着波阵面不断向外传播,冲击波发生衰减,逐渐从强冲击波衰减成弹性波和地震波,围岩越好、衰减速度越快;爆破振动对隧道的危害主要由一次齐爆最大单响装药量确定;爆破对临时支护的影响较显著,应采用有效措施保护中墙。     

某跨铁路转体斜拉桥设计研究

不对称孔跨转体斜拉桥,同常规斜塔桥相比其施工控制过程较复杂、技术难度较大,需关注其结构支撑体系、下塔墩截面设计、穿塔段构造、转体系统等问题。文中以跨庐山站立交工程主桥99 m+244 m+110 m双塔单索面预应力混凝土斜拉桥为例,通过对结构体系、下塔墩截面形式、转体系统的对比分析和塔墩梁固接构造处的受力分析,选择塔墩梁固结体系、双薄壁下塔墩设计、钢绞线拽拉式转体系统,以及合适的塔墩梁固结段构造,主桥采用BIM正向设计。     

基于无应力长度目标的平行钢绞线斜拉索张拉方法

为改善斜拉桥平行钢绞线拉索以索力控制张拉时需多次重复张拉的复杂操作工序,并减少由此产生的累计误差,同时使得张拉完成后每股钢绞线拉力分布更均匀,选择以钢绞线的无应力长度作为控制张拉的对象,设计了以无应力长度控制钢绞线逐根一次张拉到位的施工方案,并对其进行优化。考虑拉索的几何非线性,建立单根钢绞线的几何状态方程,确定其在目标索力下控制张拉的无应力长度;在实际施工中以该无应力长度控制张拉单根钢绞线,运用分阶段局部寻优的数值方法,考虑实际施工误差和塔、梁变形等因素,对实际施工索力与设计目标索力之间存在的误差进行修正,寻求对应实际工况的控制张拉无应力长度,以实现一次张拉到位、张拉完成后每根钢绞线拉力相等且成桥索力也更精确的目的;最后,通过计算机仿真算例模拟实际工况进行验证。结果表明:对给定的设计成桥目标索力,采用无应力长度控制张拉方案可一次张拉到位,考虑施工误差进行优化后控制张拉的无应力长度与对应实际工况的无应力长度相差较小,经过二次优化后,施工张拉索力与设计目标索力的相对误差为0.72%,且张拉完成后每根钢绞线拉力相等,满足施工要求;相关计算程序经固化后嵌入智能千斤顶可用于斜拉索张拉施工。