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基于负压吸附爬壁机器人和Transformer的混凝土桥塔裂缝识别检测

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中国公路学报 2024年第2期37卷 53-64页

作者：丁威夏哲舒江鹏叶建龙项贻强浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江省交通集团检测科技有限公司浙江杭州310058

为了解决大型桥梁混凝土桥塔结构裂缝难以高效、安全、精准量化识别的问题,提出了基于爬壁机器人和Transformer的桥塔裂缝识别检测方法。该方法以基于负压吸附机制的爬壁机器人为装备载体,其可在混凝土桥塔上快速移动并近距离采集表观... 详细信息

为了解决大型桥梁混凝土桥塔结构裂缝难以高效、安全、精准量化识别的问题,提出了基于爬壁机器人和Transformer的桥塔裂缝识别检测方法。该方法以基于负压吸附机制的爬壁机器人为装备载体,其可在混凝土桥塔上快速移动并近距离采集表观病害高清数据。通过建立包含图像拼接、特征金字塔Transformer(Feature Pyramid Transformer,FPT)裂缝分割网络、尺度量化计算的裂缝识别方法,得到裂缝关键位置的宽度数据,并输出裂缝全局分布可视化结果,有效提升了微小裂缝的分割和边缘定位精度。基于试验验证了该方法的可行性与识别检测精度,并成功将其应用于中国东部某跨海大桥主塔裂缝检测工程。检测结果表明:该法对实际桥塔表面分布在0.1~3.3 mm宽度范围内的多尺度裂缝进行检测,宽度量化的最大误差小于10%。研究成果具有较好的应用前景,有望进一步推进现有混凝土桥梁结构检测技术与装备的智能化发展。

关键词：桥梁工程桥塔裂缝检测爬壁机器人特征金字塔Transformer 多尺度裂缝

电测量法在岩质边坡软弱层损伤累积研究中的应用

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工程地质学报 2024年第2期32卷 657-666页

作者：李笑唯周晗旭车爱兰上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

岩质边坡软弱层的结构性改变会导致边坡损伤,在强震和降雨作用下,损伤效应将更为明显,其累积也是触发滑坡的关键因素。因此岩土体内部缺陷累积过程、滑动面的发育规律等研究对于明确滑坡动态演化机制具有重要的理论意义。本文基于电测量... 详细信息

岩质边坡软弱层的结构性改变会导致边坡损伤,在强震和降雨作用下,损伤效应将更为明显,其累积也是触发滑坡的关键因素。因此岩土体内部缺陷累积过程、滑动面的发育规律等研究对于明确滑坡动态演化机制具有重要的理论意义。本文基于电测量法,对岩质边坡软弱层材料设计开展不同含水率的电测量试验,集成电测量系统与三轴压缩试验的接驳装置,分别探究了电阻率-含水率关系和电阻率变化率-应力-应变关系,初步建立了边坡软弱层损伤与电阻率变化率的关系。在此基础上开展小比例尺模型试验,模拟降雨-拟地震力作用下岩质边坡软弱层水分升高与强度劣化过程,评价了试验过程中含水率的变化与边坡软弱层的损伤累积,并探讨了将电测量方法应用于边坡软弱层损伤累积研究中的可行性。

关键词：岩质边坡软弱层损伤累积电阻率室内试验模型试验

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法向压力影响电阻应变片测量结果的机制研究

实验力学 2024年第3期39卷 278-286页

作者：杜振兴周士潮马少鹏上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

电阻应变片因具有可靠性高、测量成本低的特点而被广泛应用于工程装备变形测量领域。传统的测量场景中,应变片粘贴于构件自由表面,仅传递切向变形而不承受法向压力,现有应变片测量理论均基于此种情况推导建立。在一些特殊的测量场景中,... 详细信息

电阻应变片因具有可靠性高、测量成本低的特点而被广泛应用于工程装备变形测量领域。传统的测量场景中,应变片粘贴于构件自由表面,仅传递切向变形而不承受法向压力,现有应变片测量理论均基于此种情况推导建立。在一些特殊的测量场景中,如深海装备的应变测量,或者基于嵌入式应变片(如将应变片与复合材料一体化成型后嵌入构件内部)的应变测量等情况,应变片同时承受切向变形和法向压力作用,法向压力会导致应变片测量结果与常规场景不同。为此,需要研究法向压力对应变片测量的影响规律,厘清其影响机制,以保障这些特殊情况下测量结果的有效性。本文实验研究了不同加载历程法向压力对应变片测量结果的影响,并结合力学仿真方法分析了影响的机制。实验结果和分析表明:法向压力对应变片测量结果存在明显的影响;对于当代制备工艺生产的应变片,其影响是被测物构件的泊松效应和力学边界条件综合作用的结果,即应变片测得的结果是该点在泊松效应和力学边界条件综合作用下的真实应变。

关键词：应变测量电阻应变片法向压力泊松效应边界条件

基于不同桩基模拟方式的大块式基础动力数值分析

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噪声与振动控制 2024年第3期44卷 259-266页

作者：刘佳俊陈思佳宋晓冰张子墨上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为了更合理预测采用桩基的大块式基础的动力特性,建立桩基仿真模型并与桩-土动力试验相互验证,对组合桩基模型与大块式基础模型进行有限元数值分析,同时参考设计院所使用以弹簧单元模拟桩基的方式,建立数值模型并进行分析,探讨不同的桩... 详细信息

为了更合理预测采用桩基的大块式基础的动力特性,建立桩基仿真模型并与桩-土动力试验相互验证,对组合桩基模型与大块式基础模型进行有限元数值分析,同时参考设计院所使用以弹簧单元模拟桩基的方式,建立数值模型并进行分析,探讨不同的桩基模拟方式对大块式基础动力特性的影响。研究结果表明:使用弹簧单元模拟桩基的方式忽略桩土质量、阻尼的影响,会造成大块式基础振型缺失、自振频率整体偏大、强迫振动响应被放大;使用桩基仿真模型更能反映大块式基础动力特性但计算成本增加。上述结论可为采用桩基的大块式基础动力特性研究提供参考。

关键词：振动与波大块式基础桩基仿真模型有限元数值分析强迫振动响应弹簧单元

市域铁路无砟轨道简支梁桥墩纵向刚度合理限值

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第4期52卷 128-135页

作者：刘万里蔡小培方涛涛杨憬帆北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中铁四局集团有限公司第八工程分公司安徽合肥230009

基于梁-轨相互作用理论建立线-板-桥-墩空间耦合模型,研究了无砟轨道简支梁桥墩纵向刚度对钢轨附加力及断缝值的影响,给出了市域铁路简支梁桥墩纵向刚度限值的控制因素及合理值.结果表明:增大桥墩纵向刚度可减小钢轨附加总应力和梁-轨... 详细信息

基于梁-轨相互作用理论建立线-板-桥-墩空间耦合模型,研究了无砟轨道简支梁桥墩纵向刚度对钢轨附加力及断缝值的影响,给出了市域铁路简支梁桥墩纵向刚度限值的控制因素及合理值.结果表明:增大桥墩纵向刚度可减小钢轨附加总应力和梁-轨相对位移,不同于有砟轨道简支梁桥,市域铁路无砟轨道简支梁桥墩纵向刚度限值由钢轨强度控制;建议24,32,48 m简支梁桥上铺设U71Mn钢轨和常阻力扣件,温暖区域桥墩刚度限值分别取5,6和15 MN/m,寒冷区域取5,12和54 MN/m;64 m和80 m简支梁上铺设U75V钢轨和常阻力扣件,温暖区域刚度限值分别取22 MN/m和70 MN/m,寒冷区域取84 MN/m和240 MN/m;当寒冷区域80 m简支梁桥两侧梁端铺设小阻力扣件时,桥墩刚度限值可减小至84 MN/m.

关键词：市域铁路简支梁桥墩纵向刚度钢轨附加应力梁-轨相对位移

淤泥固化土动力特性及在直立护岸抗震分析中的应用

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地震工程学报 2024年第5期46卷 1032-1042页

作者：赵杰向田一王浩大连大学建筑工程学院辽宁大连116622 上海建工集团股份有限公司上海200080

以大连临空产业园填海造地项目为背景,开展淤泥固化土动力特性试验研究。运用FLAC^(3D)有限元软件对不同地基处理方案的直立沉箱护岸在地震作用下进行动力响应模拟。从加速度响应、孔压与有效应力、残余变形等方面定量评价直立沉箱护岸... 详细信息

以大连临空产业园填海造地项目为背景,开展淤泥固化土动力特性试验研究。运用FLAC^(3D)有限元软件对不同地基处理方案的直立沉箱护岸在地震作用下进行动力响应模拟。从加速度响应、孔压与有效应力、残余变形等方面定量评价直立沉箱护岸结构的抗震安全性。动力特性试验结果表明:阻尼比与剪切应变和固化剂掺量呈正相关,且围压越高,阻尼越小。数值分析结果表明:在地震作用下,不同的地基条件下加速度放大系数呈现出不同的峰值;沉箱下方砂土层不液化;淤泥固化土地基上沉箱的残余变形小于原状淤泥地基且高水位能减小残余变形,提高沉箱的安全性。研究成果可为类似港口工程抗震设计提供参考。

关键词：沉箱护岸淤泥固化土动力特性抗震安全性残余变形

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隧道掏槽爆破岩块抛掷堆积形态的数值模拟

工程爆破 2024年第3期30卷 54-61页

作者：朱礼臣中铁十四局集团建筑工程有限公司工程部济南250000

为了控制隧道掏槽爆破飞石范围,确保隧道爆破施工的高效性与安全性,利用离散元软件对掏槽体岩块抛掷堆积形态进行了数值模拟,结合某快速铁路单线隧道工程,研究了掏槽体岩块抛掷堆积形态及其主要参数。在对比分析掏槽体岩块堆积形态的模... 详细信息

为了控制隧道掏槽爆破飞石范围,确保隧道爆破施工的高效性与安全性,利用离散元软件对掏槽体岩块抛掷堆积形态进行了数值模拟,结合某快速铁路单线隧道工程,研究了掏槽体岩块抛掷堆积形态及其主要参数。在对比分析掏槽体岩块堆积形态的模拟结果与实际测量结果的基础上,研究发现:掏槽体岩块的初速度为堆积形态的重要影响因素;在初速度为10 m/s的前提下,从爆破开始到岩体全部停止运动总共经历3.5 s,最终堆积形态近似于椭圆形;最大抛掷距离与前端堆积高度均符合工程实际测量结果。研究结果对隧道掏槽爆破设计和安全施工,具有重要的指导意义。

关键词：隧道掏槽爆破离散元数值模拟岩块堆积形态抛掷初速度

支管轴压下高强钢圆管X形节点的承载力计算公式

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 49-58,85页

作者：宁鹏童乐为朱小利同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 上海中侨职业技术大学建筑工程学院上海201514

研究了支管受压的Q460、Q690、Q960高强钢圆管X形节点的静力性能。采用经试验数据验证的有限元模型进行节点有限元参数分析,研究高强钢牌号、支管与主管外径之比(β)、主管外径与其管壁厚度之比(2γ)、主管轴向应力比(n)对节点性能的影... 详细信息

研究了支管受压的Q460、Q690、Q960高强钢圆管X形节点的静力性能。采用经试验数据验证的有限元模型进行节点有限元参数分析,研究高强钢牌号、支管与主管外径之比(β)、主管外径与其管壁厚度之比(2γ)、主管轴向应力比(n)对节点性能的影响;与有限元参数分析和文献中试验结果对比,评价我国钢结构设计标准计算公式的适用性。结果表明,节点发生主管塑性破坏,节点承载力多由主管局部变形限值(3%主管外径)确定;多数情况下钢结构设计标准计算公式高估了高强钢圆管X形节点的承载力;主管受到压力或较大拉力时均会降低节点承载力。最后,针对不同钢材牌号的圆管X形节点给出了建议的2γ范围。基于主管塑性破坏,提出了考虑高强钢屈服强度、主管拉压效应的圆管X形节点承载力计算公式。

关键词：高强钢系列圆管X形节点有限元分析主管拉压效应承载力

四面受火工程竹材炭化性能试验与数值模拟研究

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建筑结构学报 2024年第3期45卷 60-69页

作者：陈玲珠冷予冰许清风陈溪王明谦张富文上海市建筑科学研究院有限公司、上海市工程结构安全重点实验室上海200032

针对目前工程竹材炭化性能研究中存在的受火时间较短、灭火不及时等不足,通过8根四面受火工程竹柱炭化性能的对比试验,研究了材料类型、截面尺寸、受火方向、加工工艺和受火时间等因素对工程竹材炭化性能的影响。结果表明:工程竹材炭化... 详细信息

针对目前工程竹材炭化性能研究中存在的受火时间较短、灭火不及时等不足,通过8根四面受火工程竹柱炭化性能的对比试验,研究了材料类型、截面尺寸、受火方向、加工工艺和受火时间等因素对工程竹材炭化性能的影响。结果表明:工程竹材炭化后截面基本可分为3个区域,即炭化层、高温分解层和常温层;四面受火工程竹材角部区域由于双向受热而由棱角变为弧形;工程竹材炭化速率随受火时间增加略有减小,截面尺寸较大的试件炭化速率略小;相同条件下的重组竹试件炭化速率显著低于胶合竹;横纹径向炭化速率略大于横纹切向,当受火时间较长时差异不明显;一次成型的重组竹炭化性能略优于二次成型的重组竹。提出了工程竹材炭化性能数值分析模型,可快速模拟工程竹材的炭化性能,炭化速率模拟的误差均在10.2%以内,满足工程精度要求。提出的计算模型可较准确地计算工程竹材的炭化深度。根据明火试验和数值模拟结果,建议工程竹结构防火设计时胶合竹和重组竹燃烧1.00 h的名义线性炭化速率可按T/CECS 1101—2022《工程竹结构设计标准》的规定取值,即胶合竹构件的名义线性炭化速率为54 mm/h,重组竹构件的名义线性炭化速率为30 mm/h。

关键词：工程竹胶合竹重组竹四面受火试验数值模拟炭化速率