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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

基于阵列超声和特征融合神经网络的钢筋混凝土结构内部裂缝检测

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 89-99页

作者：杨涵李斯涵舒江鹏许彩娥宁英杰叶建龙浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室浙江杭州310058 浙江交工集团股份有限公司浙江杭州310051 浙江省交通集团检测科技有限公司浙江杭州310030

在工程实践和已有研究中,对于混凝土结构内部病害的无损检测,超声层析图像通常需要先验知识进行人工定性判读,较少应用于精确的量化检测。为此,提出一种基于阵列超声和特征融合神经网络的深度学习方法,用于钢筋混凝土结构内部裂缝的像... 详细信息

在工程实践和已有研究中,对于混凝土结构内部病害的无损检测,超声层析图像通常需要先验知识进行人工定性判读,较少应用于精确的量化检测。为此,提出一种基于阵列超声和特征融合神经网络的深度学习方法,用于钢筋混凝土结构内部裂缝的像素级无损检测。制作了预置内部裂缝的钢筋混凝土构件,并使用低频剪切超声波和换能器阵列扫查,获得阵列超声B扫描图像并构建数据集。建立了具有编码器-解码器架构的深度神经网络,并采用特征融合策略和残差模块优化该模型,使其与B扫描图像的语义结构更加兼容。通过配准,将独立局部预测图组合为断面的全局表征,以展示构件长度方向整个断面的裂缝位置、分布等全局信息。结果表明:训练、验证及测试集的F分数均高于70%,提出的特征融合深度神经网络可识别宽度低至1 mm的裂缝,裂缝长度量化的平均绝对百分误差为6.22%,证实了所提方法的有效性。

关键词：钢筋混凝土结构内部裂缝检测阵列超声特征融合深度神经网络

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淤泥质钻渣土碳化造粒方法及强度增长机理试验

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中国公路学报 2024年第6期37卷 217-227页

作者：曹志刚申昆鹏毛天学肖力庄峻淇浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心浙江杭州310058 浙江交工集团股份有限公司浙江杭州310052

为实现淤泥质钻渣土低碳与多样化利用,自主研制了温湿控碳化反应釜,对淤泥质钻渣土造粒碳化方法及其强度增长机理开展了系统试验研究。首先使用熟石灰对桩基施工产生钻渣进行改性,并制成粒径12 mm的颗粒状坯料;在反应釜中充入CO_(2)气体... 详细信息

为实现淤泥质钻渣土低碳与多样化利用,自主研制了温湿控碳化反应釜,对淤泥质钻渣土造粒碳化方法及其强度增长机理开展了系统试验研究。首先使用熟石灰对桩基施工产生钻渣进行改性,并制成粒径12 mm的颗粒状坯料;在反应釜中充入CO_(2)气体,在恒温、恒湿(60℃,湿度80%)条件下对坯料碳化养护8 h,实现钻渣土高强度造粒。碳化结束后,对颗粒进行热重分析(TG)、X射线衍射(XRD)、颗粒强度试验,分析了7种不同熟石灰掺量下碳化颗粒强度增长机理。试验表明,碳化颗粒的碳化率能达到80%以上,主要生成物为方解石型碳酸钙晶体,且碳化颗粒强度随熟石灰掺量增加表现为“先缓增-后快增”的两阶段特点;当熟石灰掺量在12%以下时,碳化颗粒强度随熟石灰掺量缓慢增长,当掺量超过12%以后,碳化生成的大量方解石胶黏土颗粒并形成整体骨架,晶粒尺寸也随掺量逐渐减小并膨胀填充孔隙,颗粒强度进入快增阶段;最终颗粒碳化强度可达3.0 MPa以上。此外,水稳定性试验表明,熟石灰掺量达16%以上时,碳化颗粒具备A等水稳定性能。碳排放分析表明本方法制备的碳化颗粒CO_(2)排放相对陶粒减少了42.7%~52.6%,减碳效益显著。本研究为绿色处置钻渣土,实现其在路基层填料、路基台背填料等场景中利用提供了技术方案。

关键词：路基工程淤泥质钻渣土碳化造粒路基填料低碳减排

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格构式钢管输电塔架的体型系数和雷诺数效应

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 31-38页

作者：沈国辉李懿鹏赵英能韩康辉郭勇浙江大学结构工程研究所浙江杭州310058 中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司浙江杭州310012

采用天平测力风洞试验获得亚临界范围钢管塔架的体型系数,研究塔架体型系数随密实度的变化特征,基于规范数据拟合体型系数从亚临界到超临界条件下的雷诺数折算系数,基于试验结果开展塔架体型系数与规范值的对比.试验结果表明,相同密实... 详细信息

采用天平测力风洞试验获得亚临界范围钢管塔架的体型系数,研究塔架体型系数随密实度的变化特征,基于规范数据拟合体型系数从亚临界到超临界条件下的雷诺数折算系数,基于试验结果开展塔架体型系数与规范值的对比.试验结果表明,相同密实度下横担的体型系数大于塔身,其原因为横担杆件长细比以及杆件前后的等效间距比均较大;在亚临界条件下塔身体型系数试验值与JEC-TR-00007—2015、DL/T 5551—2018和GB 50009—2012规范值接近,而横担体型系数大于各国规范值;亚临界和超临界条件下各国规范的钢管塔架体型系数随着密实度ϕ的增加而降低,使用最小二乘法拟合获得雷诺数折算系数为0.63+0.72ϕ;在超临界条件下,塔身的体型系数与DL/T 5551—2018、GB 50009—2012规范结果接近,横担的体型系数与IEC 60826—2017和ASCE MOP 74—2020规范结果接近.

关键词：输电塔钢管塔架体型系数测力天平雷诺数

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TBM积渣清运机器人的机构设计及轨迹规划

应用基础与工程科学学报 2024年第4期32卷 1186-1198页

作者：姜礼杰孙颜明贾连辉卓兴建张志国中铁工程装备集团有限公司河南郑州450016 浙江大学机械工程学院浙江杭州310027

针对TBM施工过程隧道底部积渣清理和运输的难题,提出了一种基于机器人系统智能作业的积渣清运方法.首先,依据施工需求提取积渣清运机器人的设计边界,凝练设计参数,设计一种可折叠冗余自由度的新型机器人机构;其次,结合实际作业工艺建立... 详细信息

针对TBM施工过程隧道底部积渣清理和运输的难题,提出了一种基于机器人系统智能作业的积渣清运方法.首先,依据施工需求提取积渣清运机器人的设计边界,凝练设计参数,设计一种可折叠冗余自由度的新型机器人机构;其次,结合实际作业工艺建立机构运动学模型,基于运动学模型和蒙特卡洛法进行工作空间计算和分析;再次,针对运动过程对机器人末端执行器运动精度、作业效率的不同需求,将运动轨迹进行分段并开发差异化算法轨迹规划与仿真分析;最后基于积渣清运机器人系统样机进行试验,验证了所提方案和算法的可行性.

关键词：隧道工程 TBM 积渣清运机器人机构设计轨迹规划分析与试验

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软黏土中吸力锚承载特性离心试验研究

岩土力学 2024年第5期45卷 1472-1480页

作者：熊根付栋康朱斌赖莹中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058

加载倾角和系泊点位置是吸力锚基础最重要的设计要素之一,能够改变锚体的破坏姿态以影响极限承载力。在饱和软黏土地基中选择不同的加载倾角及系泊点位置进行位移控制下的张紧式吸力锚离心模型试验,利用六自由度磁力计装置定量分析了加... 详细信息

加载倾角和系泊点位置是吸力锚基础最重要的设计要素之一,能够改变锚体的破坏姿态以影响极限承载力。在饱和软黏土地基中选择不同的加载倾角及系泊点位置进行位移控制下的张紧式吸力锚离心模型试验,利用六自由度磁力计装置定量分析了加载倾角和系泊点位置对吸力锚破坏姿态与极限承载力的影响。研究发现,系泊点位置在锚体约2/3高度时,吸力锚发生平动破坏,当加载倾角由35°变化至20°时,在相同的系泊点位置,吸力锚发生后仰破坏,归一化极限承载力稍增大,并且达到极限承载力后仍保持一定的承载力余量;系泊点位置在锚体2/3高度以上时,吸力锚发生前倾破坏,归一化极限承载力降低了25%左右,并且破坏后的承载力余量大大降低。无论破坏模式如何,均未发现锚内土塞与锚有明显分离。

关键词：离心模型试验吸力锚加载倾角系泊点位置破坏姿态极限承载力

基于DEMATEL-ISM的水利工程EPC项目价值增值机理研究

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浙江大学学报（理学版） 2024年第1期51卷 120-130页

作者：俞洪良杨正涵徐铨彪潘益斌浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学平衡建筑研究中心浙江杭州310028 浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江杭州310028 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122

采用设计-采购-施工(engineering-procurement-construction,EPC)总承包模式的水利工程项目日益增多,研究其价值增值机理有利于总承包方做好项目的价值管理。从水利工程EPC项目的价值链分析入手,基于文献和专家访谈得到23个价值增值影... 详细信息

采用设计-采购-施工(engineering-procurement-construction,EPC)总承包模式的水利工程项目日益增多,研究其价值增值机理有利于总承包方做好项目的价值管理。从水利工程EPC项目的价值链分析入手,基于文献和专家访谈得到23个价值增值影响因素。采用问卷调查方式得到各因素间的影响程度评分,用决策实验和评估实验(decision-making trial and evaluation laboratory,DEMATEL)法计算了各因素的中心度和原因度,结合解释结构模型(interpretative structural modeling,ISM)对数据进行分析,将价值增值因素划分为6类,构建了水利工程EPC项目价值增值的递阶模型,探究和揭示了项目价值增值的路径和机理。研究结果对水利工程EPC总承包方制订管理策略有一定启示作用。

关键词：水利工程设计-采购-施工(EPC)总承包价值增值决策实验和评估实验-解释结构模型(DEMATEL-SIM)

我国东南沿海城市和近海海域的台风极值风速预测

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建筑结构学报 2024年第5期45卷 104-114页

作者：黄铭枫杜海王卿王立忠卞荣张华杰赵梦石郭一凡浙江大学结构工程研究所浙江杭州310058 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311122 浙江大学海洋学院浙江舟山316021 国网浙江省电力公司经济技术研究院浙江杭州310008 国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司浙江嘉兴314000

台风灾害严重影响我国东南沿海地区,通过开展台风数值模拟和极值风速预测,可精细化评估我国东南沿海城市和近海海域的台风危险性。采用基于随机森林模型的全路径台风模拟方法,对西北太平洋台风开展数值模拟,利用历史台风观测数据验证了... 详细信息

台风灾害严重影响我国东南沿海地区,通过开展台风数值模拟和极值风速预测,可精细化评估我国东南沿海城市和近海海域的台风危险性。采用基于随机森林模型的全路径台风模拟方法,对西北太平洋台风开展数值模拟,利用历史台风观测数据验证了该方法的可靠性与适用性。结合三维空间参数化台风风场模型,估算9个我国东南沿海城市不同重现期下的台风极值风速,发现广义极值分布(Ⅲ型)能更好地描述台风极值风速统计特征。将各城市的台风设计风速估算结果与GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》中的推荐值及已有研究进行了比较,验证了台风模拟结果的可靠性,并发现低纬度城市的台风设计风速尚未超过规范中的推荐值,而高纬度城市的台风设计风速则略高于规范中的推荐值。基于台风全路径模拟和极值风速估算结果完成了我国东南沿海地区台风设计风速的区划图绘制,直观地反映了我国台湾岛及台湾东部海域的台风危险性最大,浙江东部、福建南部至广东一带以及海南岛南部等地区也面临较大的台风风险。

关键词：台风全路径模型随机森林极值分布极值风速

带扩大桩靴桩侧同步灌浆预制桩承载力计算分析

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土木工程学报 2024年

作者：邱尚印吴君涛耿少寒王奎华黄山干钢中天建设集团有限公司浙江大学建筑设计研究院有限公司浙江大学建筑工程学院浙江大学平衡建筑研究中心

带扩大桩靴桩侧同步灌浆预制桩（GET桩）是一种新型低耗、高效桩基础。该桩基础通过在管桩端部连接扩大桩靴并且在沉桩过程中同步桩侧灌浆的方式，在减小沉桩贯入阻力的同时，待浆液固化后可全面提升桩端及桩侧摩阻力。为了揭示其竖向... 详细信息

带扩大桩靴桩侧同步灌浆预制桩（GET桩）是一种新型低耗、高效桩基础。该桩基础通过在管桩端部连接扩大桩靴并且在沉桩过程中同步桩侧灌浆的方式，在减小沉桩贯入阻力的同时，待浆液固化后可全面提升桩端及桩侧摩阻力。为了揭示其竖向承载机理，本文基于GET桩成桩后预制桩与桩周固化土圈层的协调变形模式，考虑预制桩和固化土的不同边界条件，提出了可适用于该桩型承载力计算分析的预制桩-固化土-场地土多圈层荷载传递解析计算模型。将本文所提出模型及其计算结果分别与传统荷载传递法以及GET桩现场静载荷试验结果进行对比，证明了所提出模型的合理性与可靠性。基于验证后的计算模型对该桩型的荷载传递机理展开研究，探明了不同桩靴尺寸、预制桩-固化土界面以及固化土-场地土界面特性对GET桩内力分布的影响规律，相关研究结论可用于指导该桩型的设计参数优化并促进其进一步工程推广应用。

关键词：扩大桩靴预制桩承载力多圈层荷载传递解析计算