摘要：碱-热条件下膨润土缓冲层材料的导热性能是核废物深地质处置库设计的一个关键因素。对MX80膨润土粉末进行不同碱-热工况预处理,采用热针法探讨碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数的演化规律;选取代表试样分别进行X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)和热重分析(TGA)等试验,揭示出碱-热作用对膨润土试样矿物成分、微观形貌、孔隙结构和结合水形态等演化特征的影响机制,阐释碱-热条件下膨润土缓冲材料导热系数演化的微观机理。试验结果表明:碱-热条件下,膨润土试样的导热系数λ随碱液p H值的递增而减小,随环境温度T的升高而增大,在高碱性溶液(pH=13.0~14.0)和高温环境(T=60℃~90℃)中这一特性表现得尤为显著;根本原因在于试样中原有矿物成分在碱液作用下发生不同程度的溶蚀现象,表现为蒙脱石和石英含量的减少、方沸石含量的增加,导致试样中固体成分减少、孔隙率增加、表观干密度减小、吸水性能变弱,而环境温度在该过程中起到良好的促进作用。

摘要：针对桥梁低频振动监测灵敏度低的问题,提出了一种基于等强度悬臂梁的低频高灵敏度光纤光栅(fiber Bragg grating, FBG)加速度传感器。以悬臂梁厚度与质量块质量为主要参数设计了12组FBG加速度传感器,通过激振器对传感器进行幅频特性、灵敏度及横向抗干扰试验,得到较适合监测桥梁振动的一组传感器,其固有频率为49 Hz,工作频带为0—34 Hz,灵敏度高达664.53 pm/g,线性度为99.9%,且横向抗干扰能力强。通过理论推导到试验验证,为桥梁振动提供一种新型有效的监测手段。

摘要：为实现对建筑结构不均匀沉降的有效监测,基于光纤光栅与连通器的基本原理,该文设计了一种压差式光纤光栅静力水准仪,并对该水准仪进行了理论推导、标定试验及静态特性分析。试验结果表明,该水准仪灵敏度为6.5 pm/mm,线性拟合度R^(2)为0.999,非线性误差为1.48%,迟滞性误差为0.74%,重复性误差为5.72%,总精度为5.95%。为增大该水准仪灵敏度特性,对原有的波纹膜片改进与分析,结果表明,改进后的水准仪灵敏度为11.87 pm/mm,较改进前提升了约1.8倍。该结构形式的水准仪可对建筑物的沉降进行有效监测,为建筑物结构健康监测提供有效的技术支持。

摘要：针对冲击力计算模型无法准确地将接触力与局部变形联系起来的问题,进行了块体冲击的理论计算和实验研究,以提高落石的冲击力和冲击能的计算精度,进而对防护网进行优化设计。首先,将弹性网视作弹性膜,引入狄拉克函数划分“单向均匀拉伸区”和“双向均匀拉伸区”;其次,通过伽辽金法推导出了落石冲击力和冲击能的计算公式,对施加不同预拉力的弹性网进行冲击实验;最后,将弹性网的变形量代入上述公式计算冲击力和冲击能,分析误差产生的原因。并提出修正系数对结果进行修正,修正后的冲击力、冲击能最大误差为2.8%、3.9%。与现有的落石冲击力和冲击能测算方法相比,所提测算方法更为简化,可用于模型试验中测算落石的冲击力和冲击能,为落石防护的优化设计提供基本依据。

摘要：为解决预应力混凝土梁的抗弯性能难以实现实时监测的问题,设计制作了两根不同线型的预应力混凝土梁,利用串联式FBG传感器内嵌于钢绞线技术,对预应力混凝土梁的抗弯性能进行实时监测。对直线及曲线孔道预应力混凝土梁进行三分点对称集中力加载试验,分析FBG传感器对梁抗弯性能的监测效果。监测结果表明:FBG传感器存活率为100%,监测数据具有稳定性,相较于电阻应变片更适合预应力混凝土梁抗弯性能的监测;同一筋材各测点处FBG传感器的应变发展趋势基本一致,荷载-应变曲线所反映的实际受力状态与理论描述受力状态一致;混凝土开裂前,FBG监测梁中应变最大误差为9.77%,远小于电阻应变片的最大误差47.63%;混凝土开裂时,FBG自感知钢绞线能跟随裂缝开展而发生突变;受拉钢筋屈服后,FBG自感知钢绞线能准确识别外荷载,且在梁中承担的力与外荷载增加量的误差小于12%。该技术实现了对梁体内预应力钢绞线及梁受力过程的实时监测。

摘要：预应力锚索的腐蚀程度与结构安全密切相关,但一直缺乏有效的监测手段。考虑到腐蚀的发生与周围环境pH变化密切相关,选用HEMA-AA水凝胶作为敏感材料并结合光纤光栅的传输优势设计传感器,识别灌浆部分受拉开裂时腐蚀介质侵入引起的pH值变化,在锚索面临腐蚀威胁时做出预警。测试结果表明:传感器的测量范围为pH值4~11,灵敏度为25 pm/pH,相关系数0.997;对比裸光纤发现将水凝胶的涂覆并没有带来光纤光栅温度特性的明显变化,灵敏度为9.5 pm/℃;试验模拟传感器在环境中持续进行监测的性能较为稳定。若考虑应用环境干湿循环的限制,则需提高水凝胶和光纤光栅结合度。通过在锚索内设置腐蚀传感器,可以达到腐蚀监测的目的。

摘要：在预应力锚固区及其锚垫板的结构设计研究中,为了提高模型分析运算速度,通常简化模型结构而忽略灌浆孔,进而忽略了灌浆孔对预应力锚固区应力分布的影响。本文以设置灌浆孔的锚垫板旋转角度为变量,对铸造型锚垫板上的灌浆孔展开研究,建立2 200 MPa级预应力锚固区模型进行有限元分析,确定锚垫板的最佳放置位置,然后进行锚固区传力试验。结果表明:锚垫板放置在45°位置,锚固区承载力相对较高,锚固区安全可靠。由于灌浆孔的存在,锚垫板应力集中出现在灌浆孔,因此建立拉压杆模型对锚垫板进行结构设计时需忽略灌浆孔。与未设置灌浆孔相比,设置灌浆孔的锚垫板主拉应力最大增加了34.27%,主压应力最大增加了4.81%。螺旋筋主拉应力最大减少了4.16%,Von-Mises应力最大减少了16.83%,锚下混凝土侧表面拉应力最大增加了1.99%。试验结果验证了锚垫板放置在45°位置时2 200 MPa级预应力锚固区结构安全。

摘要：采用增量动力分析方法,探究水平向地震下地层空洞对盾构隧道地震响应特征的影响规律。针对管片损伤及周边地层应力,选择弯矩比作为性能评价指标,峰值加速度(PGA)及峰值速度(PGV)作为衡量地震强度指标(IM),阐明椭圆形空洞对管片抗震性能的影响,得到隧道结构的地震易损性曲线。研究表明:椭圆空洞加大了浅埋盾构隧道的地震破坏概率;PGA与PGV均可作为IM并获得相应的隧道易损性曲线;使用弯矩比作为破坏指标,PGV作为地震动指标,其对应的易损性曲线对地层变异性更敏感。研究结论可为潜在空洞发育区防震方案的制定提供参考。

摘要：提出一种将光纤光栅耦合进张拉螺杆内部,制成智能型锚固装置的方法,并使用预应力加筋碳纤维板智能锚固装置加固混凝土梁。耦合进张拉螺杆内的光纤光栅其感知性能与裸光纤基本一致,线性重复率可达95%,具有良好的重复性和稳定性,满足土木工程运用的需求。通过预应力加筋碳纤维板智能锚固装置加固混凝土梁可知,预应力加筋碳纤维板智能锚固装置加固混凝土梁时,其应变与钢筋应变是协调且同步的,且张拉螺杆应变与碳纤维板应变之间误差在0.3%,为同类型构件健康监测的研发提供设计方法和理论基础。

摘要：含水合物土体的一维压缩特性对分析含水合物地层变形特性具有重要意义。基于南海神狐海域SH3钻孔的沉积物物理性质,人工配制了细粒土作为水合物赋存介质制作了含水合物土试样,并开展一维压缩试验,研究了水合物饱和度与环境温度对含水合物土压缩变形的影响规律。结果表明:随着水合物饱和度增大与环境温度降低,含水合物土越难被压缩,可压缩性变小;水合物饱和度与环境温度对屈服后压缩指数和回弹指数影响趋势不明显,但水合物饱和度的提高与环境温度的降低会明显减小屈服前压缩指数和增大先期固结压力;水合物的形成填充了孔隙空间并胶结土体颗粒,而环境温度降低使得胶结作用更为显著,土体颗粒及水合物颗粒难以发生移动重排,导致土体难以被压缩,也使其整体结构性越来越强,先期固结压力增加。根据分析结果,提出了先期固结压力随水合物饱和度变化的经验关系式,给出了一维压缩曲线的数学表达式。