基于DIC技术的钢筋混凝土梁损伤识别

发布时间：2020-05-09 04:29

【摘要】：我国现有建筑结构中,大多数始建多年甚至新兴建筑也存在质量安全问题。建筑结构长期受到外界环境等不利因素的影响,以及设计和施工中存在的缺陷,会导致结构产生损伤,影响结构的使用性和安全可靠性。国内外一些学者已经对建筑结构的安全可靠性进行了广泛且深入的研究。随着新型技术的发展,一些学者试图研究一种远距离、无接触的测量方法。数字图像相关方法(Digital Image Correlation,简称DIC)是一种以动位移测量为基础的远距离、无接触式的光学测量技术。该技术具有操作简单、环境适应性强、使用范围广等传统测量方法无法比拟的优势,是现在光线测量领域重要的发展方向之一。本文以此为研究背景,通过试验研究和理论分析,研究了钢筋混凝土梁基于DIC技术的损伤识别方法。主要研究内容和结论如下:(1)设计了4组不同剪跨比的大尺寸钢筋混凝土梁构件,每组2个。为了保证灰度梯度和散斑分布的随机性,所有构件表面均采用人工制作散斑图。散斑图的质量对DIC测量精度具有重要的影响。本文就散斑图的制作质量在数字图像相关应用中存在的问题进行了深入研究,针对不同拍摄距离,不同位移情况,不同光线变化来选取不同的散斑颗粒尺寸大小。经试验研究得到,散斑图在成像后散斑点的大小应保证在3-4个像素点左右。(2)DIC测量精度以及适用性研究。本次试验采用DIC技术、传统位移计、激光位移三种不同测量方法对跨中进行竖向位移测量。前两种方法分别同激光位移测量进行对比,发现DIC测量与传统位移测量得到的位移曲线基本一致,两者误差均在可接受范围以内。验证了DIC技术在竖向位移测量方面具有较高的精确度。利用DIC测量技术对试验构件进行位移测量,得到整个构件在不同荷载作用下的全跨长竖向位移。通过与传统位移测量得到的位移曲线进行对比分析,在验证DIC适用性的同时,发现传统位移测量的局限性以及不稳定性。(3)依据国内外相关刚度识别理论,通过逆向分析程序建立构件在荷载作用下弯曲刚度分布的损伤识别方程,并通过模拟不同诱导损伤的钢梁来评估该方程的识别性能。然后,采用DIC技术测量得到的竖向位移作为损伤状态方程的输入值,评估混凝土梁在不同加载阶段的损伤情况。研究结果表明,建立的损伤识别方程在加载过程中对梁的刚度识别精度较高,将该技术应用在结构的健康检测鉴定中会大幅提高结构的检测鉴定效率,为结构的损伤鉴定提供可靠的依据。
【图文】：

试验变形前后示意图

试验相机架设图片
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU375.1;TU317

【参考文献】

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本文编号：2655597