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箱梁腹板裂缝的识别、成因分析及加固处理
| 论文题名： | 箱梁腹板裂缝的识别、成因分析及加固处理 |
| 关键词： | 桥梁工程;预应力混凝土箱梁腹板;竖向裂缝;语义分割模型;温度分布;加固处理 |
| 摘要： | 预应力混凝土箱梁因其自重轻、抗扭强度大等特点在现代交通建设上得到快速的发展和广泛的应用，但是国内许多在役的预应力混凝土箱梁都出现了各种类型的裂缝问题，尤其以箱梁腹板裂缝较为常见，影响桥梁的使用性能及耐久性，因此本文对预应力混凝土箱梁腹板竖向裂缝的产生机理展开了研究，进而为箱梁腹板竖向裂缝的防治和加固措施提供思路，主要研究内容与成果如下： （1）基于现场实测桥梁裂缝的种类，运用轻量级的BiseNetV2语义分割模型对桥梁腹板裂缝进行识别，训练的语义分割模型交并比达到0.93；建立基于深度学习和传统图形学的机器视觉架构实现对裂缝的长度和面积获取，同时通过语义分割模型优化的canny检测结果与高斯滤波优化后的结果进行对比，发现语义分割模型能很好地剔除噪声。 （2）利用Midas Civil和Midas Fea建立依托工程整体和局部有限元模型，分析箱梁腹板竖向裂缝的形成原因。主要结论：对施工阶段各主要控制截面进行正常使用阶段抗裂验算和持久状况应力验算，设计阶段各项要求均满足规范要求；针对施工阶段对腹板竖向裂缝产生的影响，通过设置腹板混凝土内外层的温度差来模拟水化热、骤然降温的温度效应情况，发现施工阶段水化热和骤然降温是箱梁腹板产生竖向裂缝的原因；针对运营阶段对腹板竖向裂缝的影响，分析腹板竖向温度差和混凝土材质劣化，发现腹板竖向温度差对腹板第一主应力影响最大，材料劣化一方面增加了腹板的第一主应力，另一方面降低了混凝土的抗拉强度，从而导致开裂情况的恶化。 （3）通过专业日照分析软件计算箱梁腹板的日照时长，获得箱梁腹板的温度分布情况。研究发现箱梁腹板不同位置由于日照时间差异存在温度差，且温度分布情况因纬度、走向而异。对于东北——西南走向的箱梁桥，尤其是高纬度地区，腹板受到日照时长影响产生的温度应力较大，容易导致开裂。由于我国辽源广阔，因此我们国家对于温度场设定的中国公路规范在有些地区可能偏不安全，具体工程需要具体分析。 （4）从受力角度探讨腹板竖向裂缝进行喷射高性能混凝土加固的可行性，重点分析了不同厚度和不同弹性模量的高性能混凝土对腹板第一主应力的影响。研究结果表明：腹板第一主应力随着加固厚度的增大而减小，随着弹性模量的增大而增大。通过多元线性回归方式找到第一主应力和加固厚度、弹性模量的函数关系式，为以后的加固工程提供计算方式。 |
| 作者： | 丁泽华 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 饶瑞 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广州大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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