基于图像分析技术的混凝土桥梁结构表面裂缝宽度检测

针对目前检测裂缝宽度时通常采用的接触式人工直接测量方法费时费力、且难以准确测量最大裂缝宽度的问题,基于图像分析技术的应用,提出采用在混凝土表面粘贴纯色标定块来标定、修正原始图像,并对其进行对比增强、平滑等一系列处理后直接在图像上确定裂缝宽度的无接触式测量方法.基于所提方法,分别以正拍和斜拍图像对一开裂混凝土梁的表面裂缝进行了检测,结果表明:基于正拍和斜拍图像确定的裂缝宽度的识别精度分别为93.4%和90.9%,表明该方法能有效检测混凝土结构表面的裂缝宽度.     

基于数字图像的混凝土桥梁裂缝检测技术

应用visual C++6.0语言编制程序,研究了基于数字图像的桥梁裂缝检测方法,深入分析评价了图像灰度化、棋盘格角点求解像素率、滤波除噪、边缘检测等图像处理算法,实现了基于视频(或图像)的桥梁裂缝宽度计算和软件系统,并用15幅桥梁裂缝图像验证了其裂缝检测精度.结果表明:本文提出的裂缝识别方法能较好地用于钢筋混凝土桥梁和B类预应力混凝土桥梁的裂缝检测,当裂缝宽度大于0.3 mm时,图像计算出的裂缝宽度值与实测值非常接近,相对误差在6％以内;当裂缝宽度为0.2～0.3mm时,相对误差在10％以内.     

基于卷积神经网络的桥梁裂缝检测与识别

针对当前中国检测桥梁裂缝依赖人工目测,危险系数极大的落后现状,研究了一种基于数字化和智能化的检测方法,以提高桥梁安全诊断效率,降低危险系数。结合机器视觉和卷积神经网络技术,利用Raspberry Pi处理器采集和预处理图像,分析裂缝图像的特点,选取效果检测和识别裂缝效果最佳处理算法,改进裂缝分类的卷积神经网络模型(CNN),最终提出一种新的智能裂缝检测方案。实验结果显示:该方案能够找到超出桥梁裂缝最大限值的所有裂缝,并可以有效识别裂缝类型,识别率达90%以上,能够为桥梁裂缝检测提供参考数据。     

无黏结预应力混凝土梁短期裂缝试验

通过八根无黏结预应力混凝土梁和两根普通混凝土梁的短期裂缝试验,研究了配置HRBF500钢筋的无黏结预应力混凝土梁的裂缝间距和宽度,并对"混凝土结构设计规范GB50010—2010";裂缝计算公式的适用性进行了评析.研究表明:规范GB50010的裂缝计算模式对配HRBF500钢筋的无黏结预应力混凝土梁仍适用,但按规范GB50010计算的平均裂缝宽度和最大裂缝宽度总体上比试验值偏大,计算值与试验值之比平均分别为1.333和1.403.根据试验结果,建议将裂缝间混凝土伸长对裂缝宽度的影响系数αc和短期裂缝宽度扩大系数τs调整为0.58和1.54,调整后的计算值与试验值符合较好.     

影响混凝土构件可靠度的因素及相关性分析

基于可靠度与随机变量的极值理论,结合混凝土结构设计规范的要求,建立了混凝土受弯构件正常使用情况下裂缝宽度和挠度的极限状态方程;根据工程设计实际情况确立了影响可靠度指标的相关独立变量;采用自行编制的Matlab程序,对受弯构件正常使用情况下裂缝宽度和挠度的可靠度指标及其影响因素敏感性进行了计算与分析.结果表明,计算模式的不确定性系数和混凝土强度对可靠度的影响显著,同一构件挠度的计算可靠度指标比最大裂缝宽度的计算可靠度指标高.     

融于图像多特征的路面裂缝智能化识别

路面裂缝形状不规则复杂程度高。传统路面裂缝识别技术需要对路面图像进行复杂预处理工作进行识别,不能自动化对路面裂缝图像进行分类。为提高对路面裂缝识别精度和效率,本文将基于深度学习方法提出一种自动识别路面裂缝并能减少图像预处理工作量的方法。首先,将原始图像切割为小样本图像,根据图像多特征进行分类,各选取相同类型样本2000张图像构建数据集;其次,利用双线性内插法对裁剪后图像进行上采样,凸显图像特征便于神经网络学习;最后,使用深度学习神经网络对训练样本进行特征提取训练模型。实验结果表明：ResNet101模型评估指标均优于其他深度学习模型和机器学习模型,模型测试精度达0.898,kappa系数为0.815。     

基于YOLOv5和U-Net3+的桥梁裂缝智能识别与测量

为了克服传统数字图像处理方法进行桥梁裂缝识别时面临的效率低、效果不佳等问题,提出了集成深度学习YOLOv5和U-Net3+算法的一体化桥梁裂缝智能检测方法.通过调整算法宽度和深度参数,优化边界框损失函数,构建基于YOLOv5目标检测算法的裂缝识别定位模型,实现桥梁裂缝快速识别与定位;引入结合深度监督策略及预测输出模块的U-Net3+图像分割算法,训练并构建桥梁裂缝高效分割模型,实现像素级裂缝智能化提取;建立结合连通域去噪、边缘检测、形态学处理的八方向裂缝宽度测量法,基于U-Net3+裂缝分割结果实现裂缝形态及宽度高精度测量;利用LabelImg图像标注软件制作包含4 414张图像的裂缝识别定位模型训练数据集;利用LabelImg图像标注软件及CFD数据集制作包含908张图像的裂缝分割模型训练数据集;利用无人机航拍的485张5 280×2 970 pixels桥梁索塔裂缝图像,来制作裂缝智能检测模型的测试对象.将所提出的裂缝检测方法应用于上述裂缝测试对象,其裂缝识别定位准确率91.55%、召回率95.15%、F1分数93.32%,裂缝分割准确率93.02%、召回率92.22%、F1分数92.22%.结果表明,基于YOLOv5与U-Net3+的桥梁裂缝智能检测方法,可实现桥梁裂缝高效率、高精度、智能化检测,具有较强的研究价值和广泛的应用前景.     

基于深度学习的隧道裂缝识别方法

为提高隧道衬砌裂缝的识别精度和速度,提出一种基于深度学习的隧道衬砌裂缝自动识别算法。该算法使用两个深度卷积神经网络分别实现隧道衬砌图像分类和裂缝识别。首先使用图像分类网络对隧道衬砌图像进行分类,筛选出含有裂缝的图像;然后使用裂缝识别网络,结合滑动窗口扫描的方式对含有裂缝的图像进行裂缝识别,得到初步的裂缝定位结果;最后根据初步的裂缝定位结果进行图像分割,并计算出裂缝的长度值和宽度值。实验结果表明:图像分类和裂缝识别的准确率均达到98%;处理单张不包含裂缝的大尺度图像耗时0. 008 s,处理单张包含裂缝的图像耗时0. 688 s;施工缝、线缆、字迹等对裂缝识别的影响减弱。     

HRB600级钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究配置HRB600级钢筋混凝土梁的抗弯性能，文章设计制作12根不同配筋率的HRB600级钢筋、C50混凝土梁，采用三分点静力加载的方式，对试件的破坏形态、钢筋强度设计值取值、极限承载力、跨中挠度及裂缝宽度等进行试验研究。结果表明，配置HRB600级钢筋混凝土梁的受力形态、破坏模式与普通钢筋混凝土梁相同，其极限承载力仍然可以按照相关规范公式进行计算；建议对于受弯构件，HRB600级钢筋的屈服强度标准值取600 MPa,抗拉强度设计值取520 MPa,抗压强度设计值取435 MPa;对比跨中挠度实测值与相关规范计算值，发现两者在正常使用阶段吻合良好；试件实测最大裂缝宽度值比相关规范计算值大，在此结果基础上提出最大裂缝宽度调整系数k,对短期荷载作用下最大裂缝宽度计算公式进行修正，调整后得到的计算值与实测值吻合度较高。     

裂缝图像识别与特征参数算法的研究

裂缝图像的计算机自动识别和参数统计在工程质量调查方面具有较好的应用前途,与目前人工判读相比,不但提高了工作效率,页提高了解释精度。要实现对裂缝图像解释,首先改进了中值滤波技术,通过改进算法,裂缝边缘得到较好的保护;其次利用最大类间方差阈值法进行图像分割,并根据裂缝的线性特征,进一步去除非裂缝图像;最后提出一种合理地有效地计算裂缝平均宽度、长度及每一段的裂缝宽度算法。该算法应用于裂缝识别和检测过程中,获得良好的应用效果,证明了算法的有效性。     

部分充填混凝土-钢箱连续组合梁裂缝特征

对5根部分充填混凝土-钢箱连续组合梁进行静力加载试验,研究组合梁在负弯矩作用下的混凝土面板的裂缝开裂和发展特征.根据试验结果与理论分析,综合考虑力比、栓钉间距对部分充填混凝土-钢箱连续组合梁裂缝特征的影响,对比负弯矩区裂缝宽度试验值与各文献计算值.结果表明:力比对裂缝最大宽度的影响较大,栓钉可引起次生裂缝的产生,故应将力比及栓钉连接件的间距作为部分充填混凝土-钢箱组合梁中支座区最大裂缝宽度计算的重要参数.     

CFRP布加固混凝土梁的裂缝分析与计算

根据传统的钢筋混凝土裂缝宽度计算理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝宽度计算方法进行了分析研究.提出了考虑CFRP布加固影响的正常使用阶段裂缝间距、钢筋应力和钢筋应力不均匀系数的计算公式,在此基础上按混凝土梁的裂缝宽度计算方法,给出了CFRP加固混凝土梁的裂缝宽度计算公式.计算与试验结果吻合较好,且与传统的钢筋混凝土梁的裂缝宽度计算公式统一,可作为实际工程应用参考.     

钢-混凝土组合节点裂缝研究

通过对6个钢—压型钢板混凝土组合节点进行试验,研究钢—混凝土组合节点在负弯矩作用下混凝土板裂缝的开展情况,结合试验和理论分析,完善了钢—混凝土组合节点混凝土板开裂受弯承载力、最大裂缝宽度的计算方法.     

受力筋搭接钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

为研究钢筋搭接接头对钢筋混凝土梁受弯性能的影响,验证现有钢筋搭接长度修正系数是否能满足《混凝土结构设计规范》（GB?50010—2010）的正常使用极限状态限值要求,以钢筋搭接长度和搭接百分率为变量,完成了16根两点集中荷载作用下受力钢筋搭接钢筋混凝土简支梁受弯性能试验. 对试件的裂缝发展、裂缝宽度、裂缝间距、破坏形态、受弯承载力和跨中挠度等进行了观测. 试验结果表明：搭接百分率及钢筋搭接长度对试验梁的承载能力及变形有较大影响,钢筋搭接长度较大的梁试件均能满足承载能力要求;在使用阶段荷载下,试验梁的跨中挠度均满足限值要求,但钢筋搭接长度较小的梁裂缝宽度不满足限值要求. 基于试验数据并考虑搭接百分率及钢筋搭接长度两个参数,给出了钢筋搭接梁最大裂缝宽度与钢筋无搭接梁最大裂缝宽度的关系,并提出了钢筋搭接长度修正系数的建议值,以此为基础对我国混凝土结构设计规范及美国ACI 318规范的合理性进行了探讨.     

港珠澳大桥沉管隧道的横截面承载力分析

以港珠澳大桥沉管隧道最大埋深段为研究对象,将沉管隧道简化为框架结构,采用荷载结构模型对结构内力进行分析,研究各构件的内力状态.在内力分析的基础上,进一步验算沉管隧道各构件的正截面承载力、斜截面抗剪承载力及结构表面混凝土裂缝宽度.计算结果表明:沉管隧道正常使用状态下的极限承载力由混凝土裂缝宽度控制,正截面承载力和斜截面抗剪承载力都远大于结构的内力;使用有限元软件Abaqus对沉管隧道模拟的结果与理论计算的内力状态、混凝土受拉破坏状态相吻合.     

冻融后预应力混凝土受弯构件最大裂缝宽度研究

试验研究了5根预应力钢筋混凝土受弯试件经历不同冻融次数后的力学性能. 通过对实验过程的分析及得到的荷载-挠度曲线,研究遭受冻融作用后预应力混凝土受弯构件使用阶段最大裂缝宽度随冻融次数的变化规律,参考规范法,将试验得到的最大裂缝宽度值与理论计算值进行对比,从而建立反映冻融影响的预应力混凝土受弯构件的最大裂缝宽度计算公式,在计算遭受冻融作用后的预应力混凝土受弯构件的最大裂缝宽度时,受力特征系数取1. 8更为合适. 这一结果为我国寒区的预应力混凝土结构的变形验算提供了参考.     

考虑多影响因素的配筋UHPC梁裂缝宽度计算方法

为建立适用于配筋超高性能混凝土(UHPC)梁的裂缝宽度计算方法，对8片UHPC-T形梁开展了四点抗弯试验，分析钢纤维体积分数、配筋率及保护层厚度对裂缝宽度的影响规律.基于钢筋-UHPC协同受力和变形协调机理，采用半理论半经验法构建了能综合反映多影响因素的最大裂缝宽度计算公式，并提出了适用于UHPC梁的钢筋应力、应变不均匀系数及平均裂缝间距计算方法.结果表明：在试验范围内，裂缝宽度随纤维体积分数、配筋率的提高而减小，随保护层厚度增加而增大；UHPC梁的钢筋应变不均匀程度大于普通混凝土梁；平均裂缝间距计算值与文献实测值最大相对误差为11.17%,最大裂缝宽度计算值与实测值、文献实测值之比的均值分别为1.02、1.01,变异系数分别为0.05、0.12,表明所提出公式可准确计算配筋UHPC梁的最大裂缝宽度.     

循环加载对钢筋混凝土梁抗剪性能影响研究

腹板斜向裂缝是钢筋混凝土梁中出现最多的裂缝形式之一,尤其是承受振动荷载的结构构件．目前循环荷载作用下构件抗剪承载力的试验较少,为此,在19根钢筋混凝土梁抗剪试验的基础上．分析了循环加载损伤对斜裂缝宽度和斜截面承载力的影响,试验主要变化参数为配筋率、剪跨比、循环荷载次数．研究表明：随着循环荷载次数增加,钢筋混凝土梁斜截面承载力显著降低,斜裂缝宽度明显增大．基于试验数据和采用不同规范计算值进行对比研究．给出了循环荷载作用下钢筋混凝土梁斜截面承载力损伤折减系数．该计算方法与现行规范计算分析有较好的结合．便于在工程实际中应用,为损伤后的钢筋混凝土梁斜截面承载力的评估提供了依据．     

烧结砖粗骨料取代率对再生混凝土柱轴压性能的影响

研究烧结砖再生粗骨料取代率对再生混凝土抗压强度和再生混凝土柱轴压性能的影响.以烧结砖再生粗骨料取代率为变量,设计并完成15个标准立方体试块和15个棱柱体试块的抗压试验, 10根取代率分别为0%、 25%、 50%、 75%和100%的再生混凝土柱进行轴心受压试验.结果表明:随着取代率的增加,再生混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度和柱极限承载力呈下降趋势,柱极限承载力时的裂缝最大宽度和柱端轴向相对位移呈上升趋势;采用现行规范计算柱极限承载力时,试验值比计算值略小,可对混凝土强度进行系数折减,折减系数与取代率有关.     

钢筋混凝土保护层锈胀裂缝宽度研究Ⅰ

锈胀裂缝宽度是混凝土结构设计和耐久性评估的重要参数,基于裂缝开口部位的变形协调与混凝土的锈胀效应等特性,将裂缝宽度区分为几何位移与应力位移两部分,构建了裂缝宽度预测模型,且讨论了δ及η系数取值。为了探究不同因子对锈胀裂缝宽度的影响规律,分别进行了影响因子分析,结果表明：锈蚀产物膨胀率对锈胀裂缝的影响非常大;钢筋直径及保护层厚度对裂缝扩展宽度的影响非常小;而混凝土弹性模量的影响可近似取为零。