隧道衬砌裂缝的远距离图像测量技术

针对远距离数字照相所采集的隧道衬砌裂缝图像自身特点,结合实验数据拟合标定曲线的相机标定方法,采用图像增强预处理、循环迭代法裂缝区域提取、数学形态学修整、亚像素边缘检测等图像处理手段,提出隧道衬砌裂缝识别及宽度量测新算法.经室内试验验证,当拍摄距离小于8m时,算法精度较高,裂缝宽度量测误差一般小于0.40mm;根据现场实际情况可知,该算法误差最大为0.37mm,最小为0.08mm,平均误差为0.20mm,满足工程测量的要求.     

高精度热变形组合测量装置设计

针对传统测量装置成本高,易受环境影响,不易调试瞄准的缺陷,设计了新型高精度热变形组合测量装置.该装置以组合量块为标准,采用可换向的单测头和成本较低的电感测微仪进行定位测量.通过对测控温系统、运动系统、被测件支撑与调整系统、瞄准定位系统等主要误差源的精度分析,得出高精度热变形组合测量装置的测量极限误差为±0.99 μm,可用于机械零部件热变形量及热膨胀系数的测量.     

旋光法测量波片位相延迟量

在对波片延迟量的测量中常因光源起伏影响测量精度,出现较大的测量误差.为了避开光源强度起伏的影响,提高系统的测量精度,减小测量误差,作者用两个标准λ/4波片与待测波片组合,使其满足一定条件等效为旋光器,搭建了一套测量系统,用角度测量替代对光强的直接测量.实验表明,该系统可有效避免光源强度起伏对测量结果的影响,测量精度可达0.5°.与传统测量方法相比,该测量系统具有构造简单,不受光源起伏影响,以及测量精度高等特点,是一种便捷有效的测量方法.     

通过裂缝特征快速评估桥梁承载能力的试验研究

桥梁承载能力的评定有多种方法,但都很难对其进行快速评定.针对钢筋混凝土简支板梁桥弯曲受力裂缝的成因,从结构承载能力研究入手,以期达到快速评估.利用5片钢筋混凝土矩形小梁模型,在跨径三分点处同时分级施加集中荷载进行破坏性试验,得出了裂缝最大高度、平均高度、裂缝宽度与承载能力之间的关系,通过回归得出了经验公式.提出了采用裂缝特征方法对桥梁承载力进行快速检测评估.经与实测桥梁的荷载试验数据分析对比,证明该方法可靠且可行.     

FBG传感器量测混凝土表面应变

采用一种新型FBG应变计量测钢筋混凝土柱在受压过程中的表面应变,并与常规应变片量测方法进行比较.通过机械固定法将FBG应变计安装于立柱表面,并考虑温度对测量结果的影响,最终实现对混凝土结构表面应变的量测,并对其工作性能进行评价.试验结果表明,FBG传感器具有很高的线性度及可重复性,测量值与理论值及常规电阻应变片量测结果一致,为其应用于实际工程提供了依据.     

结构材料疲劳谱载在线测试仪

疲劳问题普通存在,疲劳事故不断发生,工程上急需对疲劳谱载实时动态测量。在多次试验和分析的基础上,研制了一种可用于现场测试的工程结构材料疲劳载荷谱实时测定系统。对被测构件进行非破坏性测量,得到大量荷载数据,用开发的软件进行波形和频谱分析,用概率统计的方法研究疲劳损伤问题。该系统以８０３１ 单片机为中心控制和处理部件,直接检测电阻应变片所传感的构件受载情况,可用于现场结构材料的疲劳测试,也可用于对结构部件的关键部位进行长期连续监测,防止疲劳断裂事故的发生     

节能砌块隐形密框墙板裂缝发展规律及破坏模式

对6片节能砌块隐形密框墙板1/2模型进行拟静力试验,分析墙板开裂过程及裂缝发展规律的试验结果,比较该类型墙板的几种破坏模式及受力机理.结果表明,裂缝在发展过程中呈段状分布的主要原因是隐形密框具有阻断作用;结构的各个组成部分对节能砌块隐形密框墙板的受力影响,随它们各自的参数变化而变化,可以考虑优化参数以达到墙板合理的构造组合.对于节能砌块隐形密框墙板,其剪切破坏是比较合理的破坏模式.     

水工混凝土电测技术的几点改进措施

应变片电测技术作为一种无损检测方法在各类工程结构中广泛应用。水工混凝土结构常用此法检测加载过程中的受力状态。但是电阻应变片的测试结果受温度、湿度、导线长短等环境因素的影响很大。为提高应变片测量技术检测水工混凝土的可靠性及精确度 ,并扩大其应用范围 ,文章总结了一些实测经验 ,提出几点改进措施 ,供有关人员参考 ,并为进一步推广水工混凝土电测技术的应用提供实验基础     

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.     

节段预制拼装波形钢腹板组合箱梁桥横向受力性能试验研究

为研究波形钢腹板组合箱梁桥横向受力特性及其对节段预制拼装工艺的影响,设计并匹配制造了2榀足尺模型节段梁,对试验梁施工全过程桥面板变形进行了测试,并进行了静力加载试验,研究了桥面板合理的数值分析方法.结果表明:波形钢腹板组合箱梁能满足节段双层存放、吊装运输等工序的横向受力要求,但在短线匹配预制过程中需采取措施控制桥面板变形;运营期组合箱梁横向受力足够安全,当加载至1.3~2.5倍车辆荷载设计值时,桥面板出现初始弯曲裂缝;由考虑钢混连接件的实体元模型计算所得的桥面板变形值与实测值吻合较好;简化平面框架模型则在横向内力计算方面具有足够精度,可用以指导桥面板设计.     

静压下矩形平面与扇形柱面面压力测量法实验研究

对静水压力下矩形平面和扇形柱面受力行为进行试验测量法实验研究,实验采用杠杆支点移动、力的分解及转换方法.实验结果表明:利用支点位移法,改进后的扇形柱面压力测量仪不仅具有静水压力下测量矩形平面受压测量功能,还增加了扇形体柱面受压测量功能;利用该实验量测法还能对水利工程中单调曲面进行高精度静压受力测量;同时,该实验量测方法用于高校水力学实验教学,能够丰富实验教学内容,有利于学生实践能力和创新能力的培养.     

大跨径混凝土斜拉桥模型试验

为在有限的空间内进行具有足够精度的模型试验以体现斜拉桥整体受力特点,提出了混凝土斜拉桥节段缩尺相似法的模型试验方法。选择主梁塑性最强的跨中附近区域作为试验节段,在节段两端设置无索区并施以弹性支撑,以模拟原结构在边界处的受力状态并消除边界模拟的误差;调整无索区长度和两端弹性支撑刚度,直至试验梁和在外荷载作用下控制截面和控制索的内力增量与原结构保持一致,以正确反映整体结构的受力特征;确定缩尺比例、制作试验梁段和弹簧支座,以混凝土裂缝宽度为控制指标设计了加载工况并完成了加载试验,并对局部节段和整体模型控制截面的计算和实测结果进行对比。试验结果表明:在弹性受力范围内节段模型和实桥受力状态一致,主梁开裂后两者的荷载-挠度曲线和荷载-索力曲线均比较接近,节段模型可较好反映实桥该区域的受力状态;该方法能有效反映大跨径混凝土斜拉桥整体非线性受力特点和内力重分布规律;斜拉桥主梁初裂位置在集中力加载点附近,开裂后裂缝逐渐向加载点周边扩展且最大裂缝宽度增长缓慢,混凝土压应变发展和支撑索的索力增长也比较缓慢;混凝土斜拉桥在主梁开裂后整体刚度下降的幅度并不大,整体结构发生明显的内力重分布使得结构极限荷载加大。     

节段拼装预应力UHPC-RC组合箱梁受弯性能试验

为充分发挥超高性能混凝土（UHPC）和普通钢筋混凝土（RC）材料在箱梁桥应用中的力学性能,开展了节段拼装预应力UHPC-RC组合箱梁的静载试验,研究其受力过程、破坏形态和裂缝开展情况。结果表明：组合箱梁经历了弹性变形、裂缝开展和结构破坏三个不同受力阶段;裂缝首先由梁跨中节段接缝张开逐步发展至顶板翼缘,梁底板和腹板均未见明显裂缝,开裂的受拉区应力主要由预应力筋承担,最大裂缝宽度随荷载增加分阶段线性增大,试验梁最终以RC顶板混凝土压溃破坏而失效;受力过程中,UHPC U型梁和RC顶板能够保持良好的协同工作;组合箱梁存在一定的剪力滞效应。     

配置500 MPa钢筋的混凝土梁受弯性能试验

为了研究配置500MPa钢筋的混凝土梁的受弯性能，对9根矩形截面混凝土梁进行了试验研究．分析了采用500MPa钢筋的混凝土构件的正截面受弯承载力及使用阶段的裂缝宽度，同时对其中两组配有蒙皮钢筋的梁进行受弯承载力、变形及裂缝宽度的对比分析．试验结果表明，此类构件的受力性能与普通钢筋混凝土受弯构件相同，可按照《混凝土结构设计规范》计算受弯承载力及裂缝宽度，但应对裂缝宽度计算值进行适当修正．同时，蒙皮钢筋的配置能够有效地限制裂缝的发展，使得试验梁在正常使用阶段能够满足裂缝宽度限值要求．     

一种双频基片集成波导介电常数测试系统

为了同时测量不同频率下的复介电常数,设计了一种基于基片集成波导结构可工作于S和C波段的双频介电常数测量系统,在2.45和5.85 GHz附近可同时测量待测物的复介电常数。该测试系统的传感器包含2个按对角线级联的正方形谐振腔、2条测试缝隙以及一段微带馈电耦合结构。2条缝隙的工作波段相互独立,待测物接触传感器表面的2条缝隙影响系统的谐振频率和品质因数,基于人工神经网络的反演获得待测物复介电常数。仿真数据作为训练人工神经网络的样本,验证阶段,使用不同浓度的乙醇与水混合溶液检验传感器准确性,与理论值相比,在2.45 GHz时介电常数实部和虚部的测试结果最大相对误差为1.98%和1.28%,5.85 GHz时分别为2.15%和2.68%,该传感器具有较高的精度及双频测量特性。     

预应力混凝土拉-弯-剪复合受力构件斜截面抗裂性的试验研究

在六片预应力混凝土拉—弯—剪复合受力构件(偏拉构件)试验的基础上,分析了偏拉构件的斜截面抗裂性能.经分析,可用1/2剪跨截面重心轴处的主拉应力预测偏拉构件的斜截面开裂.试验表明,偏拉构件腹剪斜裂缝初始宽度较大,本文分析了初始裂宽较大的原因,并提出了相应的预防对策.还讨论了箍筋的受力行为.     

多点动位移数字图像相关法光测技术研究

动位移测量在诸多工程领域中有着大量需求,针对现有各种测量技术仍然存在着效率低、精度差、成本高等局限性。基于数字图像相关(digital image correlation, DIC)原理,建立了一套多点动位移高精度光测技术及系统。首先设计了一种基于同心圆的靶标专用图案,用于测点的自动识别及图像的自动标定,并通过对硬件配套软件SDK(software development kit)的二次开发,构建形成了可同时适用于无线和有线工业相机的硬件架构,最终开发形成多点动位移DIC光测软件系统。采用3等精度量块对该系统进行精度校准试验,结果表明该系统测量精度为0.01 mm,系统基本误差为0.05%,灵敏度为0.2%。进一步开展典型应用场景测试,发现该系统在低频振动测量时具备与高精度激光位移传感器相当的精度,而对于高频振动场景,采用高频率相机也可实现动位移高精度实时测量。可见该系统与激光位移传感器等相比有显著优势,可在实验室测量、工程现场测试等场景中推广应用。     

一种RC构件裂缝宽度计算通用方法

现行规范对规则截面、单向受力有详细的裂缝宽度计算方法及公式.对于截面形状特殊、受力形式多样的钢筋混凝土构件,其裂缝宽度计算比较复杂,没有相应的计算公式.无论是铁路桥梁的容许应力法还是公路桥梁、建筑结构的极限状态法,给出的裂缝宽度计算公式针对的是单向偏心受力状态.从混凝土结构设计基本原理出发,结合有限细分的思路,提出双向偏心钢筋混凝土构件应力计算和裂缝宽度计算的数值分析方法.通过几个算例对比计算表明,文中所提出的方法具有较好的工程实用性.     

聚丙烯纤维混凝土梁裂缝发展的试验研究与模型计算

为探究PP-ECC梁在弯曲荷载作用下的裂缝发展规律,制作了8根PP-ECC梁和2根RC梁,首先通过四点弯曲加载研究了其裂缝发展形态、裂缝宽度和延伸高度,并与RC梁进行对比;然后,在考虑梁构件受弯时ECC的抗拉能力的基础上,基于粘结滑移理论和平截面假定建立了裂缝平均间距模型、裂缝最大宽度模型及裂缝最大延伸高度模型,并通过模型计算结果与试验结果的对比对各模型的合理性和准确性进行了验证。结果表明:PP-ECC梁在单轴拉伸时具有明显的应变-硬化特性,呈现多条微裂缝发展的破坏模式;PP-ECC梁在弯曲荷载下的裂缝数量显著多于RC梁,且裂缝发展贯穿整个试验过程;PP-ECC梁主裂缝宽度和延伸高度均小于RC梁,且随荷载增加而呈现较均匀的发展状态;基于粘结滑移理论建立的PP-ECC梁裂缝平均间距模型的精度系数在0.95～1.05之间,裂缝最大宽度模型的精度系数在0.85～1.2之间,基于平截面假定建立的裂缝最大延伸高度模型的精度系数在0.95～1.1之间。     

配置形状记忆合金丝的UHTCC板自修复性能研究

采用超高韧性水泥基材料(ultra-high toughness cement-based material, UHTCC)能够有效提高构件的抗裂性能和承载力.对配置形状记忆合金丝的UHTCC板开展四点弯曲试验.试验结果表明,形状记忆合金丝能够提升UHTCC薄板构件的抗弯承载力,薄板结构在经过热处理后,跨中挠度有所减小,裂缝宽度减小,采用增大合金丝含量、对合金丝施加预应力等措施能够提升构件的自恢复性能.