混凝土箱形梁顶板几何形态与结构状况关联的试验研究

摘要

本文依托重庆市自然科学基金重点项目:桥梁面相感知方法与安全评价理论研究（项目编号:cstc2012jjB0118），在实验室对一片大尺度混凝土箱形梁模型进行了荷载-变形-损伤的试验研究，探索了利用近景摄影测量获取桥面形态变化与裂缝发展状况的关系。
　　本研究主要内容包括：⑴对一片大尺度混凝土箱形梁模型进行了5个工况的静力加载试验，重点研究了箱形梁顶板端部、中部承受集中荷载时的荷载—损伤—变形关系，测试方法包括传统的位移测量和裂缝宽度测量，使用高品质单反数码相机近景摄影获取桥面在各工况各荷载等级下的桥面局部、整体影像，用相机近景摄影获取带有裂缝信息的图像。⑵三维重建了带有裂缝信息的混凝土箱形梁三维模型，归纳出箱形梁在工况2、4荷载作用下顶面主要裂缝形式为环绕加载点裂缝和纵向延伸裂缝，顶板底面主要裂缝形式为沿加载点发散裂缝。⑶基于近景摄影测量建立了箱形梁顶面的荷载—位移关系，探讨了箱形梁顶板在加载前后影像点云的叠差分析处理方法，研究了箱形梁项面曲率变化与结构损伤的理论关系，分别使用geomagic studio和CATIA分析获得桥面曲率变化，发现在0.5倍极限荷载以上时箱形梁顶板曲率变化与裂缝位置呈明显的对应关系。⑷基于能量等价原理推导了损伤因子的计算公式，借助规范中提供的应力—应变曲线计算了C50混凝土受拉时的损伤因子，建立ABAQUS模型模拟分析了工况2、4加载下的结构状况，以模型受拉损伤为裂缝位置的判断依据得到的分析结果与实际裂缝开展比较吻合。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1．1 混凝土桥梁的技术发展

1．1．2 混凝土桥梁的理论发展

1．1．3 混凝土箱形梁桥的研究及应用

1．2 混凝土桥梁结构安全监测既有方法及问题

1．3 摄影测量的研究及工程应用

1．4 本文主要研究内容

第二章 混凝土箱形梁受载性能试验研究

2．1．1 试验模型的设计

2．1．2 试验模型的制作

2．1．3 试验模型的材料

2．2．1 加载方案

2．2．2 测试方法

2．3 裂缝展示方法

2．4 箱形梁端部顶板承受集中荷载的结构行为

2．5 箱形梁中部顶板承受集中荷载的结构行为

2．6 本章小结

第三章 基于影像分析获取箱形梁顶板几何形态方法研究

3．1 影像获取

3．2 桥面点云获取

3．3．1 逆向工程

3．3．2 桥面荷载—位移分析

3．4 误差分析

3．5．1 理论依据

3．5．2 损伤识别

3．6 本章小结

第四章 箱形梁顶板受载状况的模拟分析

4．1．1 材料本构关系的选取

4．1．2 模型的建立

4．2 有限元分析结果

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

在学期间发表的论文和取得的学术成果