锈蚀PC梁疲劳寿命预测及界面滑移区量化研究

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作者 戴理朝 刘静瑾 +1 位作者 涂荣辉 王磊 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第4期88-99,共12页

重复荷载和锈蚀共同作用会造成预应力混凝土(PC)构件疲劳损伤,降低其使用寿命。以钢绞线疲劳裂纹扩展尺寸、混凝土疲劳累积残余应变为损伤参数,综合考虑钢绞线疲劳裂纹扩展、界面锈蚀疲劳粘结退化及混凝土疲劳损伤的影响,提出考虑力筋... 重复荷载和锈蚀共同作用会造成预应力混凝土(PC)构件疲劳损伤,降低其使用寿命。以钢绞线疲劳裂纹扩展尺寸、混凝土疲劳累积残余应变为损伤参数,综合考虑钢绞线疲劳裂纹扩展、界面锈蚀疲劳粘结退化及混凝土疲劳损伤的影响,提出考虑力筋残余应变的粘结滑移区不协调变形量化方法及锈蚀PC梁疲劳寿命预测方法。然后通过试验数据验证预测方法的合理性,并讨论不同预应力、锈蚀程度和应力水平作用下锈蚀PC梁界面疲劳粘结滑移情况。结果表明:提出的预测方法可有效预测界面滑移情况及锈蚀PC梁的疲劳寿命;预应力大小是影响锈蚀PC梁发生疲劳粘结滑移的重要参数,随着锈蚀率、应力水平的提高,构件易发生疲劳粘结滑移,而预应力的增大可有效减少界面疲劳粘结滑移的发生;在高应力水平下更严重的应变不协调会导致更大的残余滑移,滑移量曲线及其斜率随着应力水平的提高而整体抬升、变陡。 展开更多

关键词 预应力混凝土 锈蚀 疲劳寿命 应力水平 粘结滑移

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基于扣件弹条固有频率的扣压力检测与试验验证 被引量：1

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作者 丁正祥 曹子文 +4 位作者 柳明佳 刘林芽 韦征 胡浙泉 宋瑞 《城市轨道交通研究》 北大核心 2024年第9期154-159,共6页

[目的]扣件弹条的扣压力不足,会诱发周围扣件松脱,加剧轮轨之间的动力响应,影响轨道部件的使用寿命。相对于弹条缺失和断裂,弹条松脱较难通过常规的工人巡检发现,需要研究扣件弹条扣压力的检测方法。[方法]以高速铁路的WJ-7型扣件弹条为... [目的]扣件弹条的扣压力不足,会诱发周围扣件松脱,加剧轮轨之间的动力响应,影响轨道部件的使用寿命。相对于弹条缺失和断裂,弹条松脱较难通过常规的工人巡检发现,需要研究扣件弹条扣压力的检测方法。[方法]以高速铁路的WJ-7型扣件弹条为例,建立了扣件系统的精细化模型,分析了扣件弹条在不同扣压力状态下的模态特征,得到扣件弹条扣压力与固有频率的对应关系,进而提出通过测试弹条模态频率来推算扣压力的快速无损检测方法。选取我国某国家重点实验室轨道试验基地的高铁线路作为试验现场,对该检测方法进行试验验证。[结果及结论]不同扣压力状态下,弹条第1阶模态振型特征均表现为弹条两侧肢产生垂向振动和扭转;弹条第1阶固有频率仿真值与实测值差值比例绝对值的最大值为3.24%,可以认为该试验方法具有有效性。 展开更多

关键词 高速铁路 轨道结构 扣件弹条 扣压力 有限元分析 模态振型

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基于雷达机器人的隧道衬砌高效检测技术研究

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作者 周建强 韦征 +1 位作者 王可心 谭福颖 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第8期1686-1696,共11页

为解决隧道衬砌结构病害检测中设备布设困难、检测效率低下、结果不具代表性等问题,设计由四旋翼-四驱动结构搭载900 MHz无线雷达、运行速度为18 km/h的隧道衬砌雷达检测机器人,设定力学指标满足机器人沿衬砌环向曲面行走的功能,并研制... 为解决隧道衬砌结构病害检测中设备布设困难、检测效率低下、结果不具代表性等问题,设计由四旋翼-四驱动结构搭载900 MHz无线雷达、运行速度为18 km/h的隧道衬砌雷达检测机器人,设定力学指标满足机器人沿衬砌环向曲面行走的功能,并研制重力传感器用于路径校准。依据雷达机器人采集的结构损伤信息,开发雷达信号轻量化网络模型,对钢筋、厚度不足、不密实与空洞4类衬砌内部常见的异常信号进行自动分类,并输出空洞顶部与底部反射的信号时间窗,可用于空洞信号的精准定位与深度测算。在小笠尖隧道与鹿山隧道开展实际工程检测应用,并完成现场打孔验证。工程应用及验证结果表明:1)雷达机器人能快速稳定完成结构数据的自动化采集,与人工检测相比,检测数据精度较高,检测4000 m^(2)衬砌由3 h缩短至0.5 h;2)雷达信号轻量化网络分类精确度指标F1分数与mAP@0.5分别为0.93与97.51%,优于雷达图谱模型并且计算量较小;3)定位模块在不同位置处对空洞深度尺寸的预测准确率均大于80%,输出位置、深度信息与现场打孔结果一致,证明了雷达机器人在病害自动化检测中的有效性。 展开更多

关键词 隧道衬砌 结构病害 雷达机器人 自动采集 智能检测

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船闸浮式系船柱受荷响应力学模型 被引量：11

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作者 刘明维 李明龙 +2 位作者 吴林键 江涛 赵殿鹏 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期127-132,共6页

随着通航船舶大型化的快速发展,对船闸浮式系船柱等通航设施提出了更高的要求。为保障船闸浮式系船柱结构在运行状态下的系缆安全,依托于某大型船闸工程项目,基于材料力学的基本理论推导得到了船舶系缆力与浮式系船柱柱身应变之间的定... 随着通航船舶大型化的快速发展,对船闸浮式系船柱等通航设施提出了更高的要求。为保障船闸浮式系船柱结构在运行状态下的系缆安全,依托于某大型船闸工程项目,基于材料力学的基本理论推导得到了船舶系缆力与浮式系船柱柱身应变之间的定量关系,结合系缆力作用下浮式系船柱有限元模型的应变值计算结果,建立了船闸浮式系船柱的受荷响应力学模型。当浮式系船柱柱身同一截面位置指定测点处的应变已知时,便可基于该模型计算得出浮式系船柱所受系缆力,用以评估过闸船舶的系缆安全。通过将模型预测值与数值仿真计算结果进行对比分析,验证了模型的精度。研究成果可为实现船闸浮式系船柱在服役状态下的自动化感知预警及安全评估提供技术支撑。 展开更多

关键词 航道工程 船闸浮式系船柱 系缆力 应变 数值仿真

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基于小波散射卷积神经网络的结构损伤识别 被引量：7

5

作者 马亚飞 李诚 +2 位作者 何羽 王磊 涂荣辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第14期138-146,共9页

损伤识别是结构状态评估领域的关键问题之一,对确保结构安全性有重要意义。深度学习算法在基于振动的结构损伤识别方面带来了许多突破,但从海量数据中挖掘结构损伤关键信息仍是亟待解决的技术难题。该研究提出了基于一维卷积神经网络(on... 损伤识别是结构状态评估领域的关键问题之一,对确保结构安全性有重要意义。深度学习算法在基于振动的结构损伤识别方面带来了许多突破,但从海量数据中挖掘结构损伤关键信息仍是亟待解决的技术难题。该研究提出了基于一维卷积神经网络(one-dimensional-convolutional neural network,1D-CNN)深度学习的结构多类型损伤识别模型,采用小波散射变换对1D-CNN架构第一层卷积滤波器进行替换,通过散射系数实现输入层原始数据降维与特征提取,结合CNN卷积层、激活层和池化层实现监测数据特征增强处理。在此基础上,结合1D-CNN全连接层与Softmax函数实现特征数据分类,从而实现结构多类型损伤定位与定量高效识别。通过钢桁架结构和斜拉桥两种数值模型对上述框架进行了验证。结果表明:与普通卷积神经网络模型相比,基于小波散射卷积神经网络的结构损伤识别精度显著提升,损伤分类准确率达95.0%以上。随着传感数据环境噪声比例的增加,小波散射卷积神经网络损伤分类准确率虽略有下降,但仍保持较高精准度,说明该方法具有较强的鲁棒性抗噪能力。 展开更多

关键词 结构状态评估 深度学习 小波散射变换 卷积神经网络(CNN) 损伤识别

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基于隧道点云数据的超欠挖检测应用研究 被引量：17

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作者 张豪 谢明君 +1 位作者 韦征 俞旻韬 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2021年第5期539-545,共7页

隧道中检测超欠挖的传统方法效率低且结果受布设测点个数影响,将三维激光扫描技术应用于隧道超欠挖检测中可提供快速有效的测量结果。首先,介绍隧道中三维点云数据的采集及点云数据处理方法;其次,将常用曲线拟合中的三次B样条曲线拟合... 隧道中检测超欠挖的传统方法效率低且结果受布设测点个数影响,将三维激光扫描技术应用于隧道超欠挖检测中可提供快速有效的测量结果。首先,介绍隧道中三维点云数据的采集及点云数据处理方法;其次,将常用曲线拟合中的三次B样条曲线拟合方法推广到可应用于隧道曲面拟合中的双三次B样条曲面拟合,提出基于设计面外法线方法求解隧道超欠挖检测;最后,结合浙江省内某一在建铁路隧道工程实例,对隧道K136+200~K136+260里程段进行超欠挖分析,将分析结果与现场全站仪检测结果进行对比。结果表明:三维激光扫描技术检测结果更接近真实情况,可广泛应用于隧道超欠挖检测。 展开更多

关键词 隧道超欠挖 三维激光扫描技术 双三次B样条曲面拟合

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基于三维激光扫描点云整体分析的铁路隧道超欠挖检测方法 被引量：30

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作者 韦征 周臻 +1 位作者 俞旻韬 王永玮 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期135-140,共6页

传统隧道施工难以避免超欠挖现象的发生,影响隧道的工程质量以及施工效率。三维激光扫描技术因其便捷、信息量大等特点,在隧道施工过程中提供快速有效的测量结果,但目前主要通过取断面形式进行超欠挖分析,亟需一种对点云整体分析的方法... 传统隧道施工难以避免超欠挖现象的发生,影响隧道的工程质量以及施工效率。三维激光扫描技术因其便捷、信息量大等特点,在隧道施工过程中提供快速有效的测量结果,但目前主要通过取断面形式进行超欠挖分析,亟需一种对点云整体分析的方法。为此,针对三维激光扫描的隧道超欠挖检测,提出一种基于点云拟合曲面并结合设计面法线的分析方法。结果表明:三次B样条曲线在曲线要素的表现和控制性能上较好,适用于隧道断面的重构;检测断面上建立法线,并在拟合面上找到其所唯一对应的实际检测点,通过两点的距离作为超欠挖的基准;编制的分析软件可对隧道数据进行批量处理,便于隧道工程超欠挖检测的实时分析评。因此,双三次B样条拟合法的超欠挖的扫描和计算,其精度、效率高,可满足实际工程中隧道超欠挖的检测。 展开更多

关键词 三维激光扫描 点云 超欠挖 拟合算法

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三维激光扫描仪的精度评价分析 被引量：4

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作者 李振国 王林 +1 位作者 韦征 张豪 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期27-31,71,共6页

针对三维激光扫描仪用于隧道施工中断面检测和监控量测的精度评价,从测距、测角、入射角和竖向变形位移4个方面评定三维激光扫描仪的实测精度。试验分析得出:三维激光扫描仪在实际工作环境下可以达到测距、测角的标称精度;当入射角不超... 针对三维激光扫描仪用于隧道施工中断面检测和监控量测的精度评价,从测距、测角、入射角和竖向变形位移4个方面评定三维激光扫描仪的实测精度。试验分析得出:三维激光扫描仪在实际工作环境下可以达到测距、测角的标称精度;当入射角不超过70.7°时,点位误差值在3.5 mm以内;当测距在20 m以内以及入射角在60°以内时,点位竖向变形误差绝对值不超过1 mm。结果表明将该激光扫描技术应用于隧道施工的断面检测和监控量测中具有可行性,本研究也对三维激光扫描仪在现场中的应用提出了一些建议。 展开更多

关键词 三维激光扫描仪 精度评价 可行性

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某跨海大桥混凝土氯离子超限的诊断与处置 被引量：9

9

作者 周建强 毛江鸿 +2 位作者 宋鑫 樊玮洁 应国刚 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期136-141,共6页

浙江省某跨海桥梁在质量安全综合检查中发现部分桥面板混凝土氯离子浓度超过规范阈值,影响结构的耐久性和使用寿命。针对该桥氯离子浓度超限问题,提出采用分层取样检测方法诊断氯离子超限原因,即沿混凝土保护层厚度方向逐层取样进行氯... 浙江省某跨海桥梁在质量安全综合检查中发现部分桥面板混凝土氯离子浓度超过规范阈值,影响结构的耐久性和使用寿命。针对该桥氯离子浓度超限问题,提出采用分层取样检测方法诊断氯离子超限原因,即沿混凝土保护层厚度方向逐层取样进行氯离子浓度检测,根据超限原因采用电化学除氯技术进行除氯处置。分层取样检测结果表明桥面板混凝土氯离子浓度沿保护层由外向内逐步降低,综合现场实际情况可诊断为养护用水中的氯离子浓度超标所致;经过15d电化学除氯后,桥面板氯离子浓度降低到规范限值以下。 展开更多

关键词 跨海桥梁 混凝土 氯离子 耐久性 分层取样检测 电化学除氯

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基于概率密度的隧道三维激光扫描监测方法 被引量：6

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作者 韦征 曾庆谊 +2 位作者 周建强 陈文武 周臻 《铁道工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第2期66-72,共7页

研究目的:现行监控量测采用全站仪对拱顶下沉、净空变化等指标进行位移监测,这种采用固定监测点监测方法存在设置监测标靶不及时、监测结果不全面两大问题。为解决这一问题,本文引入三维激光扫描技术进行监测。但三维激光扫描监测结果... 研究目的:现行监控量测采用全站仪对拱顶下沉、净空变化等指标进行位移监测,这种采用固定监测点监测方法存在设置监测标靶不及时、监测结果不全面两大问题。为解决这一问题,本文引入三维激光扫描技术进行监测。但三维激光扫描监测结果为散乱点云难以直接利用,工程中需要一种准确、快速、稳定的方法对三维激光扫描点云监测结果进行分析并评估。研究结论:(1)对三维激光扫描点云采用贪婪三角法进行拟合形成曲面,对前后测得点云形成的拟合曲面采用法向量法提取其变形情况,形成法向量概率密度函数后可用该函数判断隧道的变形情况;(2)对比高次连续的最大熵法,拟合曲面法向量概率密度函数符合正态分布特征,在工程中可默认法向量符合正态分布;(3)通过法向量的图形分析能够解决隧道变形收敛判断、局部变形判断等问题;(4)本研究成果可以应用于隧道工程监控量测领域。 展开更多

关键词 三维激光 监控量测 概率密度函数 法向量

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基于超声理论的桥梁焊接残余应力检测 被引量：7

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作者 项柳福 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2022年第1期95-101,共7页

首先,依据超声法检测技术在其应用原理上的进一步拓展,建立钢结构桥梁残余应力的超声检测系统,并对其关键性能指标进行检测试验;其次,利用超声法,盲孔法和X射线法对钢构件进行残余应力检测,通过对比表明3种方法的应力检测值趋势完全一致... 首先,依据超声法检测技术在其应用原理上的进一步拓展,建立钢结构桥梁残余应力的超声检测系统,并对其关键性能指标进行检测试验;其次,利用超声法,盲孔法和X射线法对钢构件进行残余应力检测,通过对比表明3种方法的应力检测值趋势完全一致;最后,通过对某大桥的对接焊缝进行残余应力检测。结果表明超声检测系统可以较为准确地反映钢结构桥梁的残余应力。 展开更多

关键词 焊接残余应力 钢结构桥梁 超声检测技术

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气候变化影响下钢筋混凝土碳化损伤不确定性分析 被引量：3

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作者 彭建新 廖鹏飞 +1 位作者 王斌 涂荣辉 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期3181-3191,共11页

CO_(2)的累积排放会对钢筋混凝土造成严重不可逆的腐蚀损伤。此外,温度的升高也会加速腐蚀速率。因此,探究气候变化对未来混凝土的耐久性的影响具有重要意义。依据优化的碳化深度预测模型,结合世界气候变化研究组织机构(IPCC)预测的大气... CO_(2)的累积排放会对钢筋混凝土造成严重不可逆的腐蚀损伤。此外,温度的升高也会加速腐蚀速率。因此,探究气候变化对未来混凝土的耐久性的影响具有重要意义。依据优化的碳化深度预测模型,结合世界气候变化研究组织机构(IPCC)预测的大气CO_(2)浓度最新数据,描述了不同排放策略下的CO_(2)浓度和全球表面平均气温变化的规律,并分析两者对混凝土结构碳化损伤的影响。由此提出一种在不同CO_(2)排放策略作用下,同时考虑空间变异性、偶然和认知不确定性的混凝土碳化腐蚀概率评估方法,以此来计算不同服役时间下的混凝土碳化深度和碳化腐蚀开始概率。研究表明:根据最新气候报告数据,随着水灰比的增加,碳化深度在不断增加且增幅也不断变大;当考虑空间变异性时,会使RCP2.6和RCP8.5排放策略的碳化深度都增加12%以上。而无论是否考虑空间变异性,RCP8.5对应的碳化深度都是RCP2.6的1.77倍以上。在RCP8.5排放策略下,同时考虑空间变异性、偶然和认知不确定性的混凝土碳化腐蚀开始时间比仅考虑偶然不确定性提早了16 a。研究结果证明了研究混凝土碳化损伤考虑未来的气候变化和不确定性分析的必要性。 展开更多

关键词 钢筋混凝土 碳化 CO_(2)排放 不确定性 气候变化 概率分析

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脉冲荷载激励下扣件弹条扣压力检测方法

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作者 曹子文 丁正祥 +3 位作者 柳明佳 施新荣 刘林芽 宋瑞 《铁道建筑》 北大核心 2022年第12期85-89,共5页

为了更准确检测出高速铁路扣件弹条扣压力不足,提出了利用脉冲荷载激励下扣件弹条模态特征来快速无损检测扣压力的方法。通过对不同扣压力状态下的扣件弹条进行力锤激励试验,获得相应的弹条模态参数,进而得到扣压力与弹条固有频率的对... 为了更准确检测出高速铁路扣件弹条扣压力不足,提出了利用脉冲荷载激励下扣件弹条模态特征来快速无损检测扣压力的方法。通过对不同扣压力状态下的扣件弹条进行力锤激励试验,获得相应的弹条模态参数,进而得到扣压力与弹条固有频率的对应关系,最后通过测试弹条模态频率推算出其扣压力。结果表明:标准安装状态下的WJ-7型扣件弹条在0~1200 Hz内共有两阶模态,分别为781.60、922.86 Hz;移动激励点得到的加速度导纳值有差异,但固有频率相同;不同扣压力下弹条第1阶模态振型特点主要为两侧肢的垂向振动,后肢承受较大扭矩;扣件弹条扣压力与弹条第1阶频率基本呈线性关系,实际线路中可通过测试弹条固有频率来得到扣压力。 展开更多

关键词 高速铁路 扣件弹条 扣压力 试验研究 模态分析 脉冲激励 锤击试验

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