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钦州地区超声回弹综合法测强曲线研究

混凝土 2024年第5期 117-121页

作者：邢心魁仇诗庄覃荷瑛桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西有色金属隐伏矿床勘察及材料开发协同创新中心广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

采用了钦州地区广泛使用的砂石材料、水泥和水胶比等,预制了4种不同强度等级(C25、C30、C35、C40)的混凝土试块,标准养护28 d后,对试块开展回弹、超声和抗压试验,并对试验结果进行分析。由分析结果可知,全国统一测区超声回弹综合法碎石... 详细信息

采用了钦州地区广泛使用的砂石材料、水泥和水胶比等,预制了4种不同强度等级(C25、C30、C35、C40)的混凝土试块,标准养护28 d后,对试块开展回弹、超声和抗压试验,并对试验结果进行分析。由分析结果可知,全国统一测区超声回弹综合法碎石骨料曲线式在钦州地区使用时误差较大。根据《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》,采用计算模型——多项式函数f_(cu)^(n)=aV+bR+c与幂函数f_(cu)^(n)=aV^(b)R^(c),对综合法测强回归曲线进行拟合,初步建立钦州地区混凝土抗压强度的测强回归曲线,对实际工程有一定的参考意义。

关键词：无损检测强度曲线超声回弹综合法回归曲线拟合

基于等强度悬臂梁的低频高灵敏度FBG加速度传感器研究

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光电子．激光 2024年第2期35卷 113-121页

作者：覃荷瑛李纯德祝健强罗伯光桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004 桂林理工大学土木工程学院广西桂林541004

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、... 详细信息

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。

关键词：等强度悬臂梁光纤光栅(FBG) 加速度传感器桥梁监测

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再生混凝土单轴压缩破坏过程细观离散元研究

混凝土 2024年第6期 110-115,120页

作者：邢心魁唐润东刘晶覃荷瑛桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 广西有色金属隐伏矿床勘察及材料开发协同创新中心广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

老砂浆的存在是再生混凝土与普通混凝土的本质区别,也是影响再生混凝土力学性能的主要因素。基于离散元软件,建立了再生混凝土单轴压缩模型,模拟了再生混凝土单轴压缩下的力学响应与裂纹延伸机制,通过与现有的试验数据对比,验证了数值... 详细信息

老砂浆的存在是再生混凝土与普通混凝土的本质区别,也是影响再生混凝土力学性能的主要因素。基于离散元软件,建立了再生混凝土单轴压缩模型,模拟了再生混凝土单轴压缩下的力学响应与裂纹延伸机制,通过与现有的试验数据对比,验证了数值模型的可靠性。研究表明:当老砂浆强度低时,随着厚度的增加,单轴抗压强度、弹模降低,峰值应变增加;当老砂浆强度较高时,老砂浆厚度对再生混凝土抗压性能影响较小;从细观上看,单轴压缩荷载作用下裂纹首先在界面过渡区产生,逐渐向新老砂浆扩展,直至贯通破坏,其破坏主要由拉伸裂纹主导。

关键词：颗粒流方法单轴压缩老砂浆厚度裂纹扩展

基于FBG自感知钢绞线对预应力混凝土梁抗弯性能监测

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混凝土 2024年第5期 166-171,177页

作者：覃荷瑛周文龙姜致豪桂林理工大学广西有色金属隐伏矿床勘查及材料开发协同创新中心广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

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... 详细信息

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。

关键词：预应力混凝土梁 FBG自感知钢绞线抗弯试验监测性能应变监测

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光纤光栅索力传感器的酸碱耐久性

科学技术与工程 2024年第20期24卷 8606-8614页

作者：覃荷瑛祝健强李纯德罗伯光桂林理工大学广西壮族自治区智慧结构材料工程研究中心桂林541004 桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室桂林541004

拉索作为斜拉桥的主要受力构件常处于复杂、恶劣的工作环境,传统的索力监测手段存在一定的局限性。将光纤光栅传感器内嵌封装进金属承压块上的凹槽,研制一种光纤光栅索力传感器,并对两种环氧树脂胶黏剂封装的光纤光栅索力传感器在酸碱... 详细信息

拉索作为斜拉桥的主要受力构件常处于复杂、恶劣的工作环境,传统的索力监测手段存在一定的局限性。将光纤光栅传感器内嵌封装进金属承压块上的凹槽,研制一种光纤光栅索力传感器,并对两种环氧树脂胶黏剂封装的光纤光栅索力传感器在酸碱腐蚀环境下的耐久性能进行研究,然后依托逆幂律模型与老化动力学理论,推导出传感器寿命预测方程。试验结果表明:该传感器的线性度和稳定性良好,传感器在腐蚀溶液中失效的主要原因是封装部位界相区胶黏剂受腐蚀剥落。A类传感器的耐酸碱性强于B类传感器,A类传感器在弱酸弱碱环境中的使用寿命均超过35年,大于斜拉桥拉索平均20年的换索年限,可以实现拉索全生命周期的监测。

关键词：索力监测光纤光栅传感器酸碱腐蚀寿命预测

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一种高灵敏度的新型光纤光栅倾角传感器

光学学报 2022年第7期42卷 43-53页

作者：邢心魁邝卡斌覃荷瑛桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 桂林理工大学广西有色金属隐伏矿床勘查及材料开发协同创新中心广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

为实现结构的长期安全监测,设计了一种杠杆原理与摆锤结构相结合的光纤光栅倾角传感器,并在此基础上进行了理论分析、数值计算和传感器性能测试。对比分析了数值计算和实验结果,发现二者具有较好的一致性。为增大传感器的灵敏度,对传感... 详细信息

为实现结构的长期安全监测,设计了一种杠杆原理与摆锤结构相结合的光纤光栅倾角传感器,并在此基础上进行了理论分析、数值计算和传感器性能测试。对比分析了数值计算和实验结果,发现二者具有较好的一致性。为增大传感器的灵敏度,对传感器的尺寸参数进行了设计。考虑到光纤光栅与金属材料之间的锚固效率和传感器的制作工艺要求,综合给出了效果最佳的组合值。实验结果表明,所提光纤光栅倾角传感器的有效监测范围为-5°~5°,传感器的灵敏度为359.04 pm/(°),线性相关度可达0.999,测量重复性误差为3.433%。此外,所提光纤光栅倾角传感器降低了温度对角度测量的影响,适用于温度变化较大且精度要求较高的工作环境,有良好的应用前景。

关键词：光纤光学光纤光栅倾角传感器温度自补偿安全监测

灵敏度可调FBG应变传感器在桥梁监测中的应用

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铁道建筑 2023年第9期63卷 69-74页

作者：覃荷瑛倪敏桂林理工大学广西壮族自治区智慧结构材料工程研究中心广西桂林541004 桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

为解决传统光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器的灵敏度固定、监测量程有限的难题,设计了一种两端夹持式、灵敏度可调的FBG应变传感器。通过改变两支座固定件中点间的距离与光纤在两夹持杆的粘贴点之间距离的比值实现... 详细信息

为解决传统光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变传感器的灵敏度固定、监测量程有限的难题,设计了一种两端夹持式、灵敏度可调的FBG应变传感器。通过改变两支座固定件中点间的距离与光纤在两夹持杆的粘贴点之间距离的比值实现灵敏度可调。以桂林市南洲大桥为工程背景,将FBG应变传感器应用于钢筋混凝土受弯试验梁中,验证梁体受弯过程中应变传感器的监测效果。监测结果表明:FBG应变传感器存活率高,满足结构构件应变状态监测的需求,跟随性和稳定性良好,可为维护施工期的桥梁健康监测提供依据。

关键词：城市桥梁灵敏度可调现场试验应变传感器光纤光栅健康监测

利用FBG传感器监测拉索断丝信号的实验研究

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激光与光电子学进展 2023年第1期60卷 94-100页

作者：余文成骆小勇覃荷瑛桂林理工大学土木与建筑工程学院广西桂林541004 桂林理工大学有色金属矿产勘查与资源高效利用协同创新中心广西桂林541004 广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

钢绞线在复杂的工程环境中可能会出现断丝现象,为了有效识别断丝信号,制作了一种将光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器内嵌预压至钢绞线中心丝的自感知钢绞线。分析自感知钢绞线对断丝信号识别的灵敏性,探讨了拉索损伤面积和损伤位置与断丝... 详细信息

钢绞线在复杂的工程环境中可能会出现断丝现象,为了有效识别断丝信号,制作了一种将光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器内嵌预压至钢绞线中心丝的自感知钢绞线。分析自感知钢绞线对断丝信号识别的灵敏性,探讨了拉索损伤面积和损伤位置与断丝信号强弱的关联性。以普通钢绞线损伤面积、损伤位置和传感器位置为研究变量,对由16束普通钢绞线和3束自感知钢绞线组成的拉索展开三组张拉断丝实验。实验结果表明:各自感知钢绞线能精确识别断丝信号,且断丝信号与自感知钢绞线中FBG的分布位置无关;各自感知钢绞线识别到断丝信号的时间基本一致,且FBG传感器采集的断丝信号强弱与普通钢绞线的损伤位置和程度有关。

关键词：光纤光学光纤布拉格光栅传感器断丝信号自感知钢绞线预警值

准分布FBG钢绞线对混凝土梁预应力损失的监测

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铁道科学与工程学报 2023年第7期20卷 2740-2750页

作者：覃荷瑛雷静汤鹏飞罗伯光桂林理工大学广西壮族自治区智慧结构材料工程研究中心广西桂林541004 桂林理工大学岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

预应力损失是预应力构件设计及张拉施工的关键参数,同时也决定构件服役时的受力状态。然而,目前沿构件全长的预应力损失分布基本是依据理论公式和工程经验获得,难以通过实测求证。针对这一难题,提出将多点准分布FBG耦合于混凝土梁中预... 详细信息

预应力损失是预应力构件设计及张拉施工的关键参数,同时也决定构件服役时的受力状态。然而,目前沿构件全长的预应力损失分布基本是依据理论公式和工程经验获得,难以通过实测求证。针对这一难题,提出将多点准分布FBG耦合于混凝土梁中预应力钢绞线中心丝的技术,并进行实验,以探求预应力损失影响规律及其沿构件全长的分布。实验结果表明:相比准确率低、失效概率大的应变片,多点准分布FBG存活率为100%,监测数据有良好的线性度,可实现预应力损失及其分布的监测。FBG对短期预应力损失的监测值与规范推荐的理论值变化规律一致:离张拉端距离越大,σ′l1越大而σ′l2越小,但监测数据整体比规范值少2%~10%。孔道形状对短期预应力损失影响较大,对长期预应力损失影响较小:直线孔道梁中短期预应力损失占总损失的40%~50%,短期损失率约为6%,曲线型孔道梁中其值分别为70%~73%及13%;直线孔道梁中长期预应力损失占总损失的50%~60%,长期损失率约为8%,而曲线型孔道梁中其值分别为27%~30%及6%。对总预应力损失而言,直线型孔道各测点其值小于曲线型孔道,前者总损失率约为14%,短期和长期预应力损失各半,而后者总损失率约为19%,并以短期预应力损失为主。通过多点准分布FBG对预应力损失监测试验,为预应力构件的设计、张拉施工及受力分析提供试验参考和技术支持。

关键词： FBG传感器预应力钢绞线预应力损失监测