衬砌存在裂缝的隧道力学模型及机理研究

衬砌裂缝是隧道工程中最常见的病害,严重时会影响隧道的运营安全,准确评价存在裂缝衬砌结构安全状况是隧道工程师面对的难题。通过分析隧道裂缝病害力学和几何特征,利用接触理论模拟裂缝面的接触摩擦作用,基于地层—结构方法建立了包含纵向裂缝的隧道计算模型,并综合钢筋混凝土理论和脆性材料断裂判据,建立了存在裂缝的隧道衬砌结构安全性评价方法。在计算模型和评价方法的基础上,分析了裂缝角度对衬砌结构安全的影响,计算结果表明,裂缝角度是决定衬砌结构稳定性的重要参数。算例分析表明,该计算模型和评价方法简便易行,意义明确,对深入理解和分析裂缝面承载机理具有指导意义,对存在裂缝的隧道病害检测和状态评定具有借鉴和指导意义。     

混凝土结构的裂缝控制设计及处理分析

介绍新修订的混凝土结构设计规范中裂缝的考虑因素,提出结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值。并且通过系统的分析和整理,归纳了钢筋混凝土梁式结构常见裂缝问题,描绘各类裂缝的典型特征,分析各类裂缝原因,列出裂缝治理的一般方法。     

纵向裂缝对山岭隧道衬砌结构安全性的影响分析

以云南地区某高速公路隧道为研究背景,采用荷载-结构方法和带裂缝衬砌截面刚度退化模型,从截面承载性能和结构安全性两个方面,分析了纵向裂缝位置、裂缝深度对衬砌截面和整个结构承载性能的影响。计算结果表明:随着裂缝的出现,衬砌截面极限承载力和刚度下降,并引起衬砌结构内力重分布,各开裂部位安全系数随裂缝深度的增加均表现为不同程度的降低,呈非线性变化。对于同样的裂缝深度,拱顶部位安全系数最低,拱顶两侧安全系数随偏离拱顶距离的增大而明显增大。对于衬砌结构而言,裂缝位于拱顶及其附近,对结构安全影响明显,裂缝位于拱腰、边墙、拱脚等部位则影响较小。除拱顶裂缝外,结构安全系数最小部位并未出现在裂缝处。     

箱梁施工缝处裂缝成因分析及处理

裂缝作为混凝土结构的常见缺陷,当其宽度超过允许范围后,容易造成钢筋锈蚀,混凝土碳化剥落,抗渗透能力下降或丧失,严重的会导致结构失效。严格科学的分析裂缝成因,根据裂缝宽度、深度及所在位置,评估裂缝对结构的影响,区别一般裂缝与结构裂缝,及时采取修补或加固,以利于结构安全。     

衬砌存在裂缝的隧道力学模型研究及应用

衬砌裂缝是隧道工程中最常见的病害,准确评价存在裂缝的衬砌结构安全状况是隧道工程师面临的难题。通过隧道裂缝病害力学和几何特征分析,利用接触理论模拟裂缝面的接触摩擦作用,基于地层-结构方法建立含纵向裂缝的隧道计算模型,并综合钢筋混凝土强度理论和脆性材料断裂判据,建立存在裂缝的隧道衬砌结构安全性评价方法,在计算模型和评价方法...     

高速公路沥青路面裂缝发展对路面结构性能的影响研究

沥青路面随着服役年限的增加,路面横向裂缝逐年递增,在不同段落区间,横向裂缝分布密度不同,笔者结合相关工程,开展了不同裂缝密度段的路面结构性能研究以及裂缝的产生对路面结构性能的影响研究。结果表明:对于不同裂缝密度段,裂缝密集段混合料疲劳寿命分别是裂缝中等段和较少段的67%和34%,断裂能分别是裂缝中等段和较少段的76%和52%,裂缝的产生加速了面层混合料性能的衰减;裂缝两侧,对于面层混合料,相比距离裂缝2.5m处的芯样,0.5m和1.5m处疲劳寿命分别减少了41%～68%、12%～52%,对于基层混合料,裂缝两侧1.5m内,基层疲劳寿命均小于100次,说明裂缝的产生加速了路面结构寿命的衰减,裂缝对周围0.5m范围内的路面结构强度及性能影响最大。     

桥梁裂缝智能识别与监测方法研究

当前,裂缝识别与监测一直是桥梁结构健康监测的重要研究内容。在桥梁结构现场检测与监测中,传统的裂缝识别与监测技术尚不足以满足实际工程的时效性和精确性需求,尤其是裂缝监测技术。基于深度学习的裂缝图像识别极大提升了裂缝检测的效率和精度,但目前仅能获得特定时刻的裂缝信息,缺乏对裂缝产生和演化过程的监测能力,而这些信息对混凝土结构服役安全量化和科学评价具有重要意义。鉴于此,对基于深度学习的裂缝识别与监测方法进行了系统研究,分析和讨论了裂缝数据集构建基准,改进优化了裂缝目标检测和语义分割算法,提出一种多任务集成一体化实时识别算法,并建立了该模型推理效果评价方法,优化了裂缝参数计算方法,最终形成了裂缝识别及动态扩展自动化实时监测方法。结果表明：所提出的裂缝智能识别与监测方法可以对新裂缝的产生和既有裂缝的全局演化实现良好追踪,监测数据可以为桥梁结构当前服役性能的科学量化评估提供支撑。     

薄壁桥台裂缝成因及处置研究

裂缝是混凝土结构的常见病害,如何准确判断裂缝性质和危害程度,并采取针对性的处治措施成为当前设计、施工、管养单位共同关注的问题。文章基于薄壁桥台常见裂缝的系统调查,总结横向、竖向和斜向裂缝出现特征,针对裂缝的成因从受力、设计、施工和运营维护方面进行了分析,并根据裂缝成因判断裂缝性质,根据裂缝性质对桥台结构的不同影响提出了针对性的解决方案。研究可为类似工程提供参考。     

裂缝数量对盾构隧道管片结构力学性能的影响

盾构隧道管片在制作、养护、运输及拼装过程中,常会出现裂缝,裂缝的存在在一定程度上会影响管片衬砌结构的整体受力。以中国某地铁越江盾构隧道为工程背景,采用相似模型试验的方法,基于盾构隧道管片的位移、内力及声发射数据,系统分析裂缝数量对管片衬砌结构力学特性的影响规律,并通过管片破坏过程示意图分析管片结构的破坏模式。研究结果表明：管片衬砌结构承载阶段可划分为弹性承载、塑性承载和破坏失稳3个阶段;裂缝的存在降低了管片衬砌结构的整体刚度,随裂缝数量增加,管片衬砌结构的弹性承载范围增加,塑性承载阶段范围减小,损伤破坏的空间影响范围呈增大趋势,结构的失稳破坏趋于突发性破坏,相同荷载下的变形增大,结构的极限承载力降低;裂缝的存在使得管片在预制裂缝位置产生纵向贯通裂缝,随裂缝数量增加,纵向贯通裂缝数量增加,破坏区域由某一位置发展为条带状分布,当拱腰预制裂缝数量达到3条时,裂缝之间管片的相互挤压导致网状裂缝产生,结构局部出现压溃区。     

混凝土结构的裂缝成因及整治对策探讨

混凝土结构广泛用于路基工程、桥梁、隧道、房屋等建筑,而产生裂缝的现象也较普遍。裂缝的存在影响混凝土的强度和耐久性,对混凝土结构产生不良影响,使结构失去稳定性,需整治补强加固。有些裂缝的渗漏会影响设备的正常使用,需进行防渗处理。对于裂缝产生原因及其危害程度认识不清,往往会造成认识上的误区,一旦发现裂缝,就认为是结构本身遭到破坏,盲目进行处理,造成人力物力的浪费。或者认为裂缝是小问题,不会影响结构使用和整体稳定,不做及时的整治加固,导致裂缝继续发展,以致酿成重大事故。只有正确认识混凝土结构裂缝产生的原因,采取相应的对策,     

裂损衬砌承载安全与裂缝评定标准研究

现行规范中对隧道衬砌裂缝评定标准体系仅考虑了裂缝深度和长度,未考虑裂缝深度的影响。为此,采用Abaqus有限元软件建立不同裂缝深度、不同裂缝部位的隧道衬砌有限元模型,以分析不同裂缝深度、不同裂缝部位对隧道衬砌结构承载安全的影响。研究结果表明:拱顶裂缝对结构危害性最大;裂缝深度对结构承载性能影响较为显著,当裂缝深度由0发展到1/2H时,结构整体承载力下降速率较快,此阶段裂缝应重点控制;当裂缝深度由1/2H发展至贯通时,结构整体承载力下降速率较为缓和,结构整体刚度下降,在结构开裂处已不具有传递拉压应力的介质,此处承载能力已基本丧失,当裂缝发展到此阶段时,需及时处治;结合现有分级标准,提出了考虑衬砌裂缝深度的分级标准,将不同规模的衬砌裂缝划分为4个等级,为衬砌开裂处置提供科学依据。     

PC桥梁裂缝统计参数对结构的影响

为了研究PC桥梁裂缝统计参数对结构的影响,对国内某地区T梁桥的裂缝进行了调研分析,并按照相关规范对桥梁的开裂状况进行分类统计,确定了以裂缝位置、裂缝宽度和裂缝高度作为桥梁裂缝统计参数。根据所确定裂缝参数的敏感性分析,利用Midas/FEA建立了无损预应力混凝土结构与各裂缝统计参数下的有限元模型,分析了裂缝统计参数对结构刚度以及承载力的影响,得出了裂缝统计参数对T梁桥刚度及承载力影响权值。结果表明:裂缝的宽度和深度是影响PC桥梁承载力的主要因素。     

含裂缝沥青混凝土路面的粘弹性断裂分析

为了研究含裂缝沥青混凝土路面结构工作性状,基于粘弹性断裂力学理论和平面应变有限元法(FEM),采用ABAQUS有限元软件分析了基准温度、路表变温及裂缝长度对含表面裂缝路面和含反射裂缝路面结构的松弛应力强度因子分布规律的影响。无论是对于含表面裂缝路面结构还是含反射裂缝路面结构,均可得出:路表降温幅度增加使松弛应力强度因子增大且应力强度因子松弛曲线逐渐变缓;基准温度对最大应力强度因子几乎无影响,基准温度越高应力强度因子松弛越快;裂缝长度增加导致应力强度因子增大。     

隧道衬砌裂缝及渗漏水治理技术

以某山岭隧道为实例,对结构产生的裂缝进行了调查和检测,就裂缝产生的主要原因及裂缝对隧道结构的影响程度进行了分析。按照无水裂缝和有水裂缝两种不同情况,分别就治理工艺和施工方法进行阐述。最后对防止隧道产生裂缝的措施作了简要说明。     

混凝土结构裂缝的检测与控制

混凝土是一种抗拉能力很低的脆性材料,在施工和使用过程中,当发生温度、湿度变化、地基不均匀沉降等时,极容易产生裂缝。混凝土结构的裂缝开展过大将影响建筑物的美观、适用性和耐久性,严重的甚至危及建筑结构的安全。该文通过对裂缝形状、开裂规律和裂缝的检测,分析了裂缝产生的原因,阐述了裂缝的检测方法和使用范围,提出了裂缝预防与控制的方法。     

设ATPB的半刚性基层沥青路面结构疲劳特性分析

采用断裂力学方法给出了设沥青稳定排水基层（ATPB）的半刚性基层沥青路面结构裂缝尖端应力场和位移场,进而推导出了裂缝尖端的应力强度因子计算公式;利用有限元法分别计算了半刚性基层沥青路面结构和设ATPB的半刚性基层沥青路面结构裂缝尖端的应力强度因子,并利用Paris公式预估了这2种路面结构的疲劳寿命。结果表明：设ATPB可明显提高半刚性基层沥青路面结构疲劳寿命,具有延缓和抑制半刚性基层沥青路面结构反射裂缝的作用。     

半刚性基层裂缝或切缝对水泥混凝土路面结构的影响分析

采用三维有限元法对半刚性基层有无裂缝、裂缝宽度变化、裂缝位置变化的水泥混凝土路面结构进行荷载应力及温度应力分析,结果表明：裂缝或切缝的存在使路面结构中面层和基层的荷载应力显著增大,使温度应力有一定程度的减弱。     

基于无人机及Mask R-CNN的桥梁结构裂缝智能识别

桥梁结构表面裂缝检测为桥梁状态识别、病害治理、安全评估提供了重要状态信息和决策依据。为解决传统人工检测方法存在的危险性高、影响交通、费用昂贵等问题,提出基于无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）及深度学习的桥梁结构裂缝智能识别方法。采用大疆M210-RTK多旋翼无人机进行贴近航摄,获取桥梁结构混凝土表面高清图像;利用SDNET裂缝数据集等图像资源,制作1 133张标记裂缝精确区域的深度学习训练样本图像库;引入掩膜区域卷积神经网络（Mask R-CNN）深度学习算法,训练和建立Mask R-CNN裂缝识别模型;基于Mask R-CNN裂缝识别模型,采用矩形滑动窗口模式扫描混凝土表面高清图像,实现裂缝自动识别和定位。构建包含图像二值化、连通域去噪、边缘检测、裂缝骨架化、裂缝宽度计算等流程的图像后处理方法,实现裂缝形态及宽度信息自动获取。通过精度验证试验,证实采用M210-RTK无人机+ZENMUSE X5S相机+45 mm奥林巴斯镜头的组合装备,当无人机至桥梁结构表面垂直距离为10.0 m时,无人机方法识别的裂缝宽度与裂缝测量仪结果吻合,其绝对误差小于0.097 mm,相对误差小于9.8%。将该无人机裂缝检测方法应用于高136.8 m长沙市洪山大桥桥塔表面裂缝检测,采用深度学习Mask R-CNN算法进行裂缝智能识别,其裂缝识别准确率和召回率分别达到92.5%和92.5%。研究结果表明：无人机桥梁裂缝检测方法可实现高耸桥梁结构表面裂缝的远程、非接触、自动化检测,具有重要的科学研究和工程应用价值。     

承载力不足盖梁的加固设计

通过对一桥墩盖梁裂缝形成原因的分析,对其结构的安全性进行评估并提出加固方案。从设计角度提出预防结构裂缝或裂纹的措施,以期在结构中避免由于设计原因产生的裂缝或安全隐患。探讨对承载能力严重不足的结构进行综合加固处理的思路和方法。     

裂缝对隧道管片结构耐久性影响及其模糊评价

大量研究和实践证明，盾构隧道混凝土管片结构裂缝的出现是不可避免的，而裂缝的出现将迅速地加快其腐蚀、劣化过程。论文首先对隧道管片结构裂缝的成因及其对管片结构耐久性的影响进行了分析。由于管片内部裂缝观测难以实现，故论文重点研究了表面裂缝的影响。同时，鉴于表面裂缝对管片结构的耐久性影响具有模糊性的特点，论文分别建立了用于计算评价管片表面裂缝宽度、长度、方向和密度等因素对管片结构耐久性损伤的模糊隶属度函数。然后结合某次管片静力实验裂缝观测、统计结果，根据建立的隶属度函数对裂缝诸因素的隶属度进行了计算，并运用最大隶属度原则对裂缝对管片结构耐久性的影响程度进行了模糊综合评价。