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融合机器视觉与区间仿射算法的桥梁结构影响线实测研究

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中国公路学报 2024年第2期37卷 142-151页

作者：周云张路遥胡锦楠郝官旺湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

影响线是桥梁结构状态评估的重要指标。传统影响线实测方法依赖车辆称重系统(WIM)和接触式传感器,存在使用成本高、效率低、风险大、阻碍交通等问题。为实现“无需接触式传感”、“无需封闭交通”、“无需车辆称重系统”的智能桥梁检测... 详细信息

影响线是桥梁结构状态评估的重要指标。传统影响线实测方法依赖车辆称重系统(WIM)和接触式传感器,存在使用成本高、效率低、风险大、阻碍交通等问题。为实现“无需接触式传感”、“无需封闭交通”、“无需车辆称重系统”的智能桥梁检测,提出了一种融合机器视觉与区间仿射算法的桥梁结构影响线实测方法。该方法首先利用机器视觉技术获取多工况的桥梁测点动态位移响应;其次,根据车辆出厂信息建立其轴重区间矩阵并通过区间仿射算法计算多工况的影响线区间;最后,采用支持向量机(SVM)从影响线区间中识别桥梁真实影响线。将该方法应用于野外实际桥梁试验,通过控制标定车辆的载重和行驶速度获取多工况的位移响应数据以评估该方法的性能。结果表明:该方法能够有效地从影响线区间中识别桥梁真实影响线,混合工况下影响线的识别相对误差为8.48%;影响线的识别相对误差随车速的增大而增大,在车速分别10、20、30 km·h^(-1)工况下,影响线的识别相对误差分别为9.22%、10.23%、12.38%。提出的桥梁影响线实测方法具有非接触、高精度、经济灵活等优势,可有效突破现有接触式桥梁影响线实测方法的技术局限,具有较好的工程应用前景。

关键词：桥梁工程桥梁影响线机器视觉区间仿射算法车桥耦合

基于融合编码器与双解码器的半监督疲劳裂纹分割

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第1期54卷 89-98页

作者：香超邓露王维郭晶晶湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室长沙410082

针对现有基于深度学习的疲劳裂纹分割算法依赖于大量像素级标记的问题,提出了一种半监督疲劳裂纹分割网络***-Net利用对比学习方法进行半监督训练,以减少对大量像素级标记的依赖.同时,它采用融合编码器和双解码器的设计,旨在更好地捕捉... 详细信息

针对现有基于深度学习的疲劳裂纹分割算法依赖于大量像素级标记的问题,提出了一种半监督疲劳裂纹分割网络***-Net利用对比学习方法进行半监督训练,以减少对大量像素级标记的依赖.同时,它采用融合编码器和双解码器的设计,旨在更好地捕捉裂纹区域的特征并提高分割准确性.通过引入改进注意力模块和边界优化模块,增强了对裂纹特征的表示,提高了裂纹边界的分割质量.在公开的疲劳裂纹数据集上对SFD-Net进行性能验证.结果表明:相较于使用相同标记比例的全监督算法,SFD-Net的分割性能有明显提升;仅使用25%的标记数据时,SFD-Net的交并比(IoU)达到70.6%,超过了使用100%标记数据的其他全监督算法的平均IoU(69.1%);同时,与其他先进的半监督方法相比,SFD-Net在所有标记数据比例下均取得了最高的预测精度.

关键词：疲劳裂纹检测语义分割半监督学习对比学习复杂背景

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超高性能混凝土与钢筋劈裂黏结强度试验研究

建筑结构学报 2024年第6期45卷 254-261页

作者：梁芮黄远新疆大学建筑工程学院新疆乌鲁木齐830047 湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室湖南长沙410082

超高性能混凝土(UHPC)作为一种新型复合材料,可增强与钢筋界面的黏结性能,减少黏结长度。目前,针对UHPC黏结性能的研究,大多采用拔出试验或搭接拉伸试验,难以模拟结构中梁和柱等弯曲受力构件的实际黏结情况,需要对弯曲应力状态下UHPC与... 详细信息

超高性能混凝土(UHPC)作为一种新型复合材料,可增强与钢筋界面的黏结性能,减少黏结长度。目前,针对UHPC黏结性能的研究,大多采用拔出试验或搭接拉伸试验,难以模拟结构中梁和柱等弯曲受力构件的实际黏结情况,需要对弯曲应力状态下UHPC与中长锚钢筋的黏结行为展开研究。为此,对17根搭接梁式试件进行四点弯曲加载试验,研究UHPC强度、纤维体积率、保护层厚度、搭接长度及搭接段箍筋配置对UHPC与钢筋黏结强度的影响。结果表明:UHPC梁式试件主要发生劈裂黏结破坏;增加UHPC强度和保护层厚度有助于提高黏结强度;黏结强度随搭接长度增加而减小;在搭接段配置箍筋可有效提高试件黏结强度,但箍筋对黏结强度的提高作用存在一个阈值,当达到阈值时,增加箍筋数量对黏结强度的提高将不再明显。此外,对现有黏结强度计算模型进行了评估,发现现有计算模型对UHPC劈裂黏结强度预测结果较为保守,离散程度偏大。在此基础上,提出了改进的UHPC劈裂黏结强度计算表达式,可准确反映各种设计参数对劈裂黏结强度的影响,计算结果与本文及相关文献试验结果之比的平均值为1.076,变异系数为0.149。

关键词：超高性能混凝土中长锚钢筋搭接梁式试验黏结性能劈裂黏结强度

超高性能混凝土牛腿受剪性能试验与承载力模型研究

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建筑结构学报 2024年第8期45卷 108-117页

作者：黄远夏文琳洪志诚湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点试验室湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

通过对12个超高性能混凝土(UHPC)牛腿的静力加载试验,研究了剪跨比、钢纤维体积率以及箍筋配筋率等主要变化参数对牛腿受剪性能的影响。结果表明:相比于高性能混凝土中未加入钢纤维的牛腿,UHPC牛腿的开裂荷载显著提高,同时破坏模式也从... 详细信息

通过对12个超高性能混凝土(UHPC)牛腿的静力加载试验,研究了剪跨比、钢纤维体积率以及箍筋配筋率等主要变化参数对牛腿受剪性能的影响。结果表明:相比于高性能混凝土中未加入钢纤维的牛腿,UHPC牛腿的开裂荷载显著提高,同时破坏模式也从剪切破坏转变为弯曲破坏;通过减小剪跨比和增加箍筋配筋率可以提高牛腿受剪承载力。收集了UHPC牛腿试验数据,对GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》和JGJ/T 465—2019《钢纤维混凝土结构设计标准》和理论模型中牛腿受剪承载力计算公式的适用性进行评估,发现已有的计算模型偏于保守,导致对UHPC牛腿的承载力的预测结果偏低。在此基础上,提出了一种适用于UHPC牛腿受剪承载力的改进拉压杆模型,该模型计算结果与收集的试验结果比值的平均值为1.15,变异系数为0.07。改进模型的准确性和离散性优于已有的计算模型,可供UHPC牛腿设计参考。

关键词：超高性能混凝土牛腿静载试验拉压杆模型受剪性能

局部环向变厚度方钢管混凝土柱偏压力学性能研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第5期51卷 1-11页

作者：张望喜廖宏臻解圆聪张倚天张瑾熠易伟建湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 湖南建设投资集团有限责任公司湖南长沙410004

针对海洋环境中飞溅区造成的钢管混凝土柱局部环向腐蚀现象,采用机械削减方式模拟钢管壁厚局部环向腐蚀,进行了7个方钢管混凝土柱偏压试验,揭示了削弱率和偏心率对其偏压承载力的影响,并通过数值模拟对削弱率进行拓展分析.提出了基于削... 详细信息

针对海洋环境中飞溅区造成的钢管混凝土柱局部环向腐蚀现象,采用机械削减方式模拟钢管壁厚局部环向腐蚀,进行了7个方钢管混凝土柱偏压试验,揭示了削弱率和偏心率对其偏压承载力的影响,并通过数值模拟对削弱率进行拓展分析.提出了基于削弱率的偏压承载力降低系数,代入中、美规范进行偏压承载力计算.结果表明:钢管的局部环向变厚度严重削弱了方钢管混凝土柱的偏压承载力和侧向挠曲能力;较大的加载偏心率也降低了其偏压承载力,但增大了其侧向挠曲能力.引入偏压承载力降低系数后,根据中、美规范计算得到的偏压承载力与试验值均吻合较好;相比于我国规范,美国规范在计算偏压承载力时相对更加保守.

关键词：方钢管混凝土变厚度偏压构件有限元模拟承载力计算修正

混凝土梁柱节点带锚固板钢筋锚固性能试验研究

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建筑科学与工程学报 2024年第1期41卷 83-92页

作者：易伟建古攀湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082

为研究混凝土梁柱节点带锚固板钢筋锚固性能,共设计33个满足现行规范构造要求的拟梁柱节点试件,通过静载试验分析混凝土强度、锚固长度、锚固板尺寸、箍筋间距等参数对带锚固板钢筋锚固承载力的影响;通过拟合试验数据得到带锚固板钢筋... 详细信息

为研究混凝土梁柱节点带锚固板钢筋锚固性能,共设计33个满足现行规范构造要求的拟梁柱节点试件,通过静载试验分析混凝土强度、锚固长度、锚固板尺寸、箍筋间距等参数对带锚固板钢筋锚固承载力的影响;通过拟合试验数据得到带锚固板钢筋锚固力经验公式,提出带锚固板钢筋锚固长度设计建议,并基于试验数据库对建议公式以及中国规范公式进行了统计分析。结果表明:混凝土强度、钢筋锚固长度和锚固板面积对带锚固板钢筋锚固承载力有较大的影响,而承载力对箍筋间距不是很敏感;锚固板分担的锚固力占总锚固力的70%以上,中国规范对锚固板分担占比的规定偏小,对锚固长度的规定偏于不安全;建议现浇框架中间层梁柱角节点带锚固板钢筋的锚固长度调整为0.45 l_(ab)(l_(ab)为中国规范的基本锚固长度),中间层梁柱边节点的锚固长度可不作调整。

关键词：带锚固板钢筋锚固长度承载力混凝土强度梁柱节点

圆形钢管混凝土柱轴压承载力及承载力组成研究

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建筑钢结构进展 2024年第6期26卷 94-104页

作者：陈立康黄远湖南大学土木工程学院长沙410082 湖南大学工程结构损伤诊断湖南省重点实验室长沙410082

为了研究相互作用下圆形钢管混凝土(circular concrete-filled steel tube,CCFST)柱中钢管和混凝土各自的承载力贡献,通过ABAQUS软件中的VUMAT子程序导入一种新的混凝土材料本构,建立了能够反映CCFST柱中钢管和混凝土相互作用的三维有... 详细信息

为了研究相互作用下圆形钢管混凝土(circular concrete-filled steel tube,CCFST)柱中钢管和混凝土各自的承载力贡献,通过ABAQUS软件中的VUMAT子程序导入一种新的混凝土材料本构,建立了能够反映CCFST柱中钢管和混凝土相互作用的三维有限元模型,并通过试验数据验证了模型的荷载-位移曲线、钢管和混凝土的荷载-变形曲线以及侧向变形曲线。在此基础上分析了混凝土强度、钢管屈服强度、径厚比以及套箍系数对CCFST柱承载力及其组成的影响。然后结合有限元模型推导了CCFST柱在轴压荷载下峰值承载力的数学模型,模型中提出的钢管环向应力比例系数和混凝土承载力贡献系数可以评估钢管和混凝土的受力状态。将计算模型与现行规范及现有研究进行对比,发现提出的计算公式具有良好的计算精度,且可以评估钢管和混凝土各自的承载力贡献。

关键词：圆形钢管混凝土柱相互作用约束作用有限元法轴压承载力

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往复加载下弯折钢筋屈服前锚固性能试验研究

土木工程学报 2024年

作者：周凯鹏易伟建湖南大学土木工程学院湖南省工程结构损伤诊断重点实验室

弯折钢筋常被用来保证梁筋在框架端节点中的可靠锚固。为研究往复作用对弯折钢筋锚固性能的影响，以往复幅值比、锚固长度、混凝土强度、箍筋用量、钢筋直径和轴压比为变量，完成了14根拟梁柱端节点往复加载试验。通过弯折钢筋表面开槽... 详细信息

弯折钢筋常被用来保证梁筋在框架端节点中的可靠锚固。为研究往复作用对弯折钢筋锚固性能的影响，以往复幅值比、锚固长度、混凝土强度、箍筋用量、钢筋直径和轴压比为变量，完成了14根拟梁柱端节点往复加载试验。通过弯折钢筋表面开槽贴片的方法，测量了弯折钢筋应变分布，并将弯弧段锚固力分离为弯弧段黏结力和劈裂压力。试验结果表明：所有试件均发生侧保护层劈裂破坏，且侧保护层劈裂破坏由弯弧段极限劈裂压力控制；往复加载导致弯折钢筋锚固承载力平均下降8%，最大降幅达到20%，且各试件的极限劈裂压力降幅与锚固承载力降幅相近；往复加载所引起的锚固承载力损伤随着往复幅值比和轴压比的增大而增大，随钢筋直径的增加而减小，而锚固长度、箍筋用量和混凝土强度对锚固承载力损伤无明显影响。试验数据分析还表明我国规范GB50010-2010和美国规范ACI318-19的弯折钢筋抗震锚固长度公式能保证在钢筋拉断前不发生锚固破坏。而欧洲抗震规范Eurocode 8的相关规定难以保证延性抗震（DCH）所对应的锚固性能要求。

关键词：弯折钢筋抗震性能锚固承载力设计规范锚固长度

新旧混凝土结合面剪切强度参数分析和计算研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第1期51卷 112-125页

作者：张望喜叶缘张晨林泽宇陈乐球工程结构损伤诊断湖南省重点实验室(湖南大学) 湖南长沙410082 湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 中国石油天然气股份有限公司湖南销售分公司湖南长沙410004

新旧混凝土结合面的抗剪强度是装配式混凝土结构和混凝土结构加固等领域重点关注的问题.基于搜集、整理的新旧混凝土结合面(以下简称结合面)的剪切试验数据库(含439个试件),对GB 50010―2010、ACI 318―19、Eurocode 2、PCI7th四个规范... 详细信息

新旧混凝土结合面的抗剪强度是装配式混凝土结构和混凝土结构加固等领域重点关注的问题.基于搜集、整理的新旧混凝土结合面(以下简称结合面)的剪切试验数据库(含439个试件),对GB 50010―2010、ACI 318―19、Eurocode 2、PCI7th四个规范所给结合面抗剪建议计算式进行对比分析.结果表明:在各参数的影响下,ACI结果的保证率表现最好,而Eurocode 2计算强度的拟合效果最好;在结合面宽度达到300~400 mm时,GB 50010―2010的表现最好,但安全富余均较低,相对误差最大达到9倍.对数据库进行参数分析,发现结合面剪切强度τ_(exp)存在尺寸效应,与结合面的沿剪切方向尺寸关联较大;且τ_(exp)与夹紧力ρfy有较好的相关性.基于分析结果,根据叠加计算理论,对计算式提出建议和修正:分析引入尺寸效应系数β;同时修正了摩擦系数μ;应用了数据库拟合的销栓力分段函数,极大值为6.6 MPa.经对比验算证明,修正计算式在有无插筋及各种粗糙度情况下的误差最小,拟合效果最好,可为工程应用提供参考.

关键词：新旧混凝土结合面剪切强度规范对比参数分析公式修正