锈蚀钢筋横截面积分布规律统计分析

检测确定钢筋的锈蚀特征参数是进行锈蚀钢筋混凝土结构性能评定的基础。通过电化学加速锈蚀试验获得不同锈蚀程度的钢筋,采用三维激光扫描技术建立锈蚀钢筋的三维几何模型,并提取相关的锈蚀特征参数。然后基于概率理论统计分析锈蚀钢筋平均截面锈蚀率与最大截面锈蚀率、锈蚀不均匀系数之间的相关性,建立了锈蚀不均匀系数的概率分布模型。研究表明:随着锈蚀程度的增大,最大截面锈蚀率和锈蚀不均匀系数均呈幂函数增长,并与锈蚀钢筋的直径有关;锈蚀不均匀系数服从广义极值分布,其概率分布的形状参数、尺度参数和位置参数均随锈蚀程度的增大而线性增大,并与锈蚀钢筋的直径和单元长度有关。     

非均匀锈蚀钢筋-混凝土黏结性能试验

为探究非均匀锈蚀对钢筋与混凝土黏结性能的劣化规律,浇筑了8榀钢筋混凝土梁试件,首先通过外加电流引入钢筋锈蚀;钢筋达到设计质量损失率后停止通电,记录混凝土表面锈胀裂缝开展情况;然后对梁试件施加三点弯曲荷载以测试其黏结性能;最后梁试件黏结破坏后,将黏结区锈蚀钢筋取出进行三维扫描测试。试验结果表明:钢筋锈蚀产物体积膨胀引起混凝土保护层产生沿纵向受拉钢筋轴线方向的锈胀裂缝,且混凝土表面最大锈胀裂缝宽度与钢筋质量损失率呈对数关系;锈蚀钢筋表面存在锈坑,随着钢筋质量损失率增加到10.3%,锈坑总长度、总宽度和总深度分别显著增加了68.27、40.21、9.98 mm,即锈坑总长度随钢筋质量损失率的增加变化最为显著。基于试验结果,建立了考虑非均匀锈蚀影响的钢筋与混凝土相对黏结强度退化模型以及质量损失率与混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相关关系模型;并据此提出了基于混凝土表面最大锈胀裂缝宽度的相对黏结强度计算模型,且验证了模型的有效性。     

基于非均匀锈蚀的带肋钢筋黏结性能

根据钢筋的非均匀锈蚀特征,研究锈蚀带肋钢筋与混凝土间的黏结性能.基于未锈蚀带肋钢筋黏结强度的微观受力模型与均匀锈蚀带肋钢筋黏结性能模型,考虑钢筋的实际锈蚀为非均匀锈蚀,利用弹性力学方法建立带肋钢筋黏结强度的预测模型,推导出锈蚀带肋钢筋与混凝土间的极限黏结强度.分析无横向约束的锈蚀钢筋极限黏结强度,对混凝土开裂时刻钢筋的临界锈蚀深度进行预测.试验结果与理论预测结果吻合良好,采用该模型可以较准确地反映钢筋实际锈蚀后黏结强度的变化情况.     

不均匀锈蚀钢筋应力-应变关系的试验研究

为研究不均匀锈蚀钢筋受力性能并建立其应力-应变关系的数学模型,采用外加电流加速锈蚀试验方法使钢筋产生不均匀锈蚀,通过拉伸试验得到了锈蚀钢筋的荷载-位移曲线.研究结果表明:通过控制外加电流密度大小、混凝土密实度及试件浸泡方式,可以得到沿钢筋截面及长度方向不均匀锈蚀的钢筋,钢筋锈蚀较严重的部位随机分布;对于不同种类的钢筋,随锈蚀率的增大,名义屈服强度、名义极限强度和极限延伸率呈降低的趋势.最后,在试验结果分析的基础上,建立了锈蚀光圆钢筋和带肋钢筋的应力-应变本构关系模型,并给出了特征参数的取值,以供实际工程参考.     

钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂细观数值研究

混凝土保护层锈裂严重影响钢筋混凝土结构的耐久性。为了研究混凝土保护层的锈裂行为,考虑到混凝土细观结构的非均质性以及钢筋锈蚀的非均匀性,将完好混凝土视为由骨料、砂浆和界面过渡区组成的三相复合材料,建立了细观随机骨料模型。在模型中,钢筋的非均匀锈蚀行为以施加非均匀径向位移的方式模拟,骨料的力学行为假定为弹性,砂浆和界面过渡区的力学特性采用塑性损伤模型来描述。在此基础上进行了中部钢筋非均匀锈蚀引发的混凝土保护层开裂行为的细观数值模拟;分析结果与已有文献中的试验结果吻合良好。另外,对比了均质模型和非均质模型中钢筋均匀锈蚀和非均匀锈蚀导致的保护层开裂模式;并探讨分析了保护层厚度和钢筋直径对保护层开裂模式、钢筋锈胀压力及保护层开裂时钢筋锈蚀率的影响。     

锈蚀钢筋力学性能数字试验研究

锈蚀钢筋拉伸试验发现,钢筋表面的蚀坑是钢筋强度降低的主要影响因素之一.采用有限元法对多根不同锈蚀缺损状态的钢筋进行数字化模拟试验,试验表明,钢筋锈蚀程度不同,其力学性能的变化也不同,并将该数字化模拟试验结果同实际钢筋拉伸试验进行对比研究.分析得到锈蚀钢筋极限强度的计算模型.结果表明：有限单元法模拟试验计算结果与实际钢筋拉伸试验结果基本符合;钢筋表面的缺损形态与重量损失率是影响锈蚀钢筋强度性能的两个关键因素;对数字试验计算结果进一步分析,可知单侧均匀锈蚀的钢筋,其抗拉极限强度主要与锈蚀钢筋的重量损失率有关;表面带明显蚀坑的锈蚀钢筋,其极限抗拉强度主要与钢筋表面蚀坑的深度、长度以及钢筋重量损失率有关.     

基于蒙特卡罗法的不均匀锈蚀钢筋力学性能评估

本文基于符合锈蚀钢筋形貌特征的截面积概率分布函数,并考虑锈坑处相邻截面的相关性,建立了不均匀锈蚀钢筋的三维有限元模型,通过蒙特卡罗模拟批量开展数值拉伸试验,定量研究不同锈蚀率下钢筋力学性能的退化情况。与已有的试验结论对比显示,该方法能较好地估计锈蚀钢筋的力学性能,尤其是钢筋的变形能力。本文研究了锈蚀钢筋不同本构和标距长度对力学性能的影响,结果表明:钢筋的强屈比是影响其变形能力的主要因素,不同的标距长度将会显著影响锈蚀钢筋极限应变的计算结果。     

不均匀锈蚀钢筋混凝土梁抗弯承载力试验研究

制作了12根钢筋混凝土适筋梁,为模拟既有钢筋混凝土梁在实际情况下的受荷状态,对其中10根梁进行预裂加载,然后采用电化学方法进行快速锈蚀,最后采用四点弯曲试验对钢筋混凝土梁进行加载.研究表明:锈蚀后的钢筋呈现出沿截面和长度两个方向的不均匀锈蚀,预裂裂缝位置处钢筋锈蚀较为严重;采用沿长度方向不均匀锈蚀表征参数建立平均锈蚀率与最大锈蚀率的关系,在此基础上给出的梁抗弯承载力计算公式,其计算结果具有较好的精度,与试验值吻合较好.     

锈蚀产物膨胀倍率的试验研究

通过半干通电加速试验的方法,研究钢板锈蚀膨胀性能.通过试验,测定了锈蚀产物的膨胀倍率,为进一步开展对锈蚀钢筋砼的力学性能的研究打下了基础.     

钢筋不均匀锈蚀引起的混凝土保护层开裂有限元分析

钢筋发生锈蚀,将导致混凝土保护层受拉而开裂,严重影响混凝土结构的耐久性.针对自然环境下混凝土构件中的钢筋往往是非均匀锈蚀,利用ABAQUS有限元软件,采用对钢筋周围混凝土施加不均匀锈胀位移的方法模拟钢筋非均匀锈蚀情况下保护层的开裂过程,基于有限元分析结果,得到保护层胀裂破坏时临界径向位移计算公式;以此为基础,推导了钢筋...     

基于三维激光扫描技术的大型古建筑精细三维重建

大型古建筑文物结构复杂,数字化保护工作繁琐且沉重,而三维激光扫描技术作为测绘领域的一项高新技术,具有无接触测量、效率高等优点,将三维激光扫描技术应用到文物保护领域将成为精细、快捷的文物档案保护手段之一。以某大型仿古建筑为例,详细阐述了数据采集的技术和方法,结合在数据处理过程遇到的一些问题进行了探讨和总结。最终给出该建筑物的局部纹理映射图和各类效果图,为三维激光扫描技术在大型古建筑三维重建中的应用提供借鉴和参考。     

三维激光人体头部扫描技术的研究

介绍了快速3D激光人体头部扫描的原理及装置，从计算机软件和硬件两方面详细讨论了实现三维快速扫描的关键技术，给出了视频分离器的实现原理图以及数据采集卡的实现框图，最后详细讨论了数据处理的实现算法，完成了系统总体设计．     

基于三维激光扫描的汽车零部件逆向设计研究

采用三维激光扫描技术,结合逆向软件Geomagic Studio和三维设计软件CATIA对汽车座椅进行逆向设计.首先介绍了汽车座椅的三维扫描、数据采集和点云处理过程,然后进行曲面设计和数字化建模,获取汽车座椅的三维和二维图形,最后探讨了两种3D打印模式在汽车座椅快速成型上的应用,证实了三维扫描和3D打印在汽车座椅逆向设计及制造中的可行性.     

3D cavity detection technique and its application based on cavity auto scanning laser system

Ground constructions and mines are severely threatened by ones. Safe and precise cavity detection is vital for reasonable cavity underground cavities especially those unsafe or inaccessible evaluation and disposal. The conventional cavity detection methods and their limitation were analyzed. Those methods cannot form 3D model of underground cavity which is used for instructing the cavity disposal; and their precisions in detection are always greatly affected by the geological circumstance. The importance of 3D cavity detection in metal mine for safe exploitation was pointed out; and the 3D cavity laser detection method and its principle were introduced. A cavity auto scanning laser system was recommended to actualize the cavity 3D detection after comparing with the other laser detection systems. Four boreholes were chosen to verify the validity of the cavity auto scanning laser system. The results show that the cavity auto scanning laser system is very suitable for underground 3D cavity detection, especially for those inaccessible ones.     

三维激光扫描测量采样要素关系研究

在工程测量中,进行三维激光扫描时,扫描测量数据的质量与扫描采样间隔、激光光斑大小、扫描距离有关。研究发现,激光光斑大小与扫描距离呈线性变化关系,且激光光斑具有边缘效应,扫描距离和最小采样间隔的关系也呈线性变化关系。     

基于激光扫描的人脸软组织三维重建研究

提出了基于激光扫描技术进行人脸软组织三维重建的方法．首先采用激光扫描系统对人脸进行扫描,然后利用采集的点云数据,通过计算机辅助设计与制造（CAD／CAM）中的反求工程方法,建立面部三雏曲面模型．通过重建的模型与原始点云数据进行比较分析可知,面部轮廓的反求精度可达0．30～0．02mm．利用本文所提出的面部软组织重建方法,可以为颌面外科与面部正畸研究提供三维研究模型．     

磨粒三维表面形貌获取技术的研究

在磨粒分析研究领域，磨粒二维特征研究已经比较成熟，但是根据二维图像无法准确获取磨粒表面的三维形貌信息，磨粒的三维图像能给研究者提供更完全更丰富的信息，因此，开展磨粒的三维表面形貌研究具有重要意义。欲开展磨粒的三维研究，首要的难题是磨粒表面高度数据的获取。激光共焦扫描显微镜(CLSM)及其图像处理技术的发展为获取磨粒的三维表面信息提供了契机。研究开发了基于Bio-rad Radiance 2000激光共焦显微镜的磨粒三维表面形貌获取技术，结果表明具有良好的应用效果。     

大型古建筑文物三维数字化保护研究——以白马寺齐云塔为例

针对大型古建筑文物结构复杂,数字化保护工作繁琐而沉重的问题,提出融合多种精密测量技术的三维数字化方法．用GPS测设精密控制网来确定古建筑文物的空间坐标和方位;用三维激光扫描仪获取密集点云来构建精细三维数据模型;用高精度免棱镜全站仪精确观测特征点,与三维激光扫描测量进行精度的相互检核．以该方法在白马寺齐云塔数字化保护应用为例,详细阐述了外业数据采集的方法和技术,并在点云拼接、三维建模、数据分析等方面讨论了内业数据处理的方法与技术．     

3D TLS在相似模型开采实验中的应用研究

提出了将地面三维激光扫描应用于相似材料模型实验的扫描观测。基于扫描得到的点云图像进行三维数字建模,通过特征提取获取每一期次模型上标志点三维坐标,绘制了地表下沉随工作面推进的动态沉陷过程曲线。此外,用该方法建立的三维模型还可以在日后再现当时的顶板断裂垮落过程,克服了传统观测方法随着模型的损毁而无法再次获取模型表面数据的局限性,为地表实测数据与模型观测值的对比研究提供了新的途径。