基于畸变图像校正的装配式建筑拼装接缝检测

装配式建筑拼装接缝通过人工方式对接缝进行检查不仅耗时费力,而且难以获取实际的拼接偏差,机器视觉技术通过摄像机和计算机进行目标识别过程中存在图像畸变问题,导致拼接裂缝检测质量下降。为了有效解决这一问题,文章提出了一种新的基于畸变图像校正的装配式建筑拼装接缝检测方法。利用合孔技术对拼接过程进行聚焦处理获取拼接建筑预制构件图像,采用增强处理方式对获取的图像进行修正,分别对畸变图像进行转换和色彩重置,完成畸变图像校正。按照构件的高度和宽度获取受力情况计算预制构件荷载,在最佳阈值基础上将接缝部位与其他部分分离,得到装配式建筑拼装接缝检测结果。实验以4组PC构件作为测试对象,在不同标高设计下对拼接接缝进行检测。本文方法能够在0.5s内实现多组构件的接缝检测,且误差控制在0.05mm之内,检测效果较好。

预埋承插式接头错缝拼装盾构隧道受力性能及管片开裂原因分析

[目的]以上海轨道交通某区段新型隧道顶部管片开裂为背景,分析预埋承插式接头错缝拼装隧道在外荷载作用下变形特点及管片开裂原因,并提出此类隧道的运维侧重点。[方法]根据盾构推进时间、保护区历年变化及隧道收敛变形数据,分析了隧道管片开裂原因。并且发现顶部有无拼接缝的隧道环,在变形程度及裂缝产生方面存在差异。通过与相同环境下单圆通缝隧道收敛变形数据进行对比,得出了新型隧道与单圆通缝隧道受力性能的异同及相对刚度。[结果及结论]此次管片开裂是由侧方拔桩施工导致水平方向土压力变小以及正上方填土使得竖直方向土压力增大两者叠加产生的。顶部为整块管片的隧道环相较顶部为拼接缝的收敛变形更小,但容易开裂,运维时宜重点关注顶部为整块管片隧道环的收敛变形数据。新型隧道横断面刚度约为单圆通缝隧道的2.5倍,峰值处的荷载会传递到邻近的隧道环共同承担,使得隧道收敛变形较为平缓,隧道在外荷载消除后变形恢复能力更强。因这种裂缝而产生的渗漏水病害及通路很难通过隧道回缩愈合。

大直径盾构通用楔形管片错缝拼装选点研究

通用楔形管片在盾构法隧道施工中的应用日益广泛,如何快速准确地选择大直径盾构通用楔形管片拼装点位成了隧道施工过程控制的重要研究内容。结合上海轨道交通市域线机场联络线工程某区间施工,探究拼装点位通用楔形管片旋转后楔形量分布对盾构隧道线性变化的影响,利用管片楔形量分布规律拼装组合出不同的线性以匹配设计轴线,降低最终成型隧道的轴线偏差值。实践表明:盾构施工过程中的各项指标控制良好,成型隧道无管片渗漏水现象和管片破损情况,且管片拼装施工效率显著提升,拼装时间缩短至35 min。研究成果以期为后续拼装的管片错缝拼装提供更好的技术指导。

盾构隧道错缝拼装管片衬砌局部原型结构破坏试验

为探明盾构隧道管片衬砌的局部破坏特性,定量评价结构的安全状态,选取考虑前后环错缝拼装组合的原型管片结构局部构件进行加载试验研究。详述结构裂缝的发展、主应力的分布、螺栓的受力与管片内力、变形以及接缝张开、错台的关系,揭示结构的破坏机理,并采用数值计算对试验结果进行验证。研究结果表明:结构初始裂缝出现在中间环内弧面靠近相邻环接缝处,并发展成为最终破坏的主裂缝。在恒定截面轴压比、增大偏心距的加载方式下,结构中部为压弯破坏,两侧为压剪破坏。试件接缝并未发生破坏,张开量较小,错台量较大,手孔附近应力集中较为严重。错缝构件的破坏机理可归纳为:结构刚度较大的区域首先开裂,导致整体刚度重分布,之后刚度较大的区域继续开裂,如此循环,直至结构变形过大发生破坏。可将裂缝宽度、接缝错台量与控制截面竖向位移作为结构安全的评价指标。

水压作用对通缝拼装管片结构力学性能的影响研究

以苏通GIL综合管廊工程为背景开展了通缝拼装方式下的原型试验,从水压对管片环的受力、形变及抗裂性方面着手,对通缝拼装条件下水压力对管片结构力学性能影响进行了研究。试验结果表明:①通缝拼装管片结构在拱顶位置出现较大的位移,水压力的增大对管片结构拱顶形变和整体椭圆变形的控制有良好的效果,但管片最大单点位移相比椭圆度更易达到限值;②通缝拼装管片结构建议取单点最大形变率2‰~2.5‰作为形变控制标准;③在高水压作用下通缝拼装管片结构的纵缝张开主要发生在封顶块附近,由于该处纵缝密集、结构刚度最小、变形最大所致,水压力的增大对该处纵缝张开有明显的限制作用,且可减小相应连接螺栓的受力;④水压力的增大会较大幅度地提升管片的抗裂性能,并减小管片主筋的拉应力,但也会使主筋的压应力和箍筋应力有较大幅度的升高;⑤水压力的升高在一定程度上提高了管片结构的受力性能,但高水压使管片结构处于高轴压受力状态,易发生纵缝处的压剪破坏,该破坏具突发性。研究成果对水下盾构隧道的设计具有重要的指导意义。

基于管片错台的通缝拼装盾构隧道纵向变形安全评估

以上海软土地区通缝拼装地铁盾构隧道为研究对象,根据隧道管片环缝接头处的详细构造,对管片错台模式下的隧道纵向变形进行了研究,建立了隧道纵向结构变形安全评估方法,确定了相应的控制准则和评估流程,形成了一套隧道结构纵向变形的安全评估体系。

通用环错缝拼装盾构隧道结构设计计算参数研究

为了探明错缝拼装条件下盾构隧道结构的内力和使用修正惯用法进行设计计算的关键参数——弯矩传递系数、抗弯刚度有效率,文章根据地铁盾构隧道实际运营条件设计和实施了不同工况下通用环错缝拼装盾构隧道结构的足尺试验,分析了埋深、侧压力系数、纵向力、侧向抗力等对于结构内力和修正惯用法相关设计参数的影响。研究结果表明,弯矩传递系数对结构埋深和纵向力较为敏感,抗弯刚度有效率则受到侧压力系数、结构埋深、纵向力和侧向抗力的影响。

关于盾构法隧道采用错缝拼装技术的探讨

衬砌管片的错缝拼装技术由于其在隧道变形与防水控制方面的优越性,以及建立在该技术基础之上的一系列盾构自动化施工控制与管片制造技术的发展,使得隧道的施工效率与质量大大提高,在国外隧道工程,尤其是在变形和防水要求较高的隧道工程中得到广为应用。文章从几个方面对盾构法隧道错缝拼装方式进行了介绍,并指出了当前对错缝拼装衬砌受力机理及使用性能进行研究的必要性以及所要解决的问题,有利于澄清目前在应用错缝拼装技术上存在的种种认识上的误区,起到抛砖引玉的作用。

盾构隧道通缝拼装管片错台的监测研究

随着盾构法隧道施工技术的发展和众多问题的解决,管片错台引起的管片开裂、拼装困难和防水隐患等问题对施工和运营的影响日益凸显。以上海轨道交通二号线西延段盾构隧道工程为背景,对盾构推进过程中管片错台进行现场监测,并对监测数据进行了计算、作图和比较分析,进而得到错台发生和发展规律,以及错台和顶力等因素之间的关系,为消除盾构隧道管片在推进过程中的错台,确保施工精度,提高工程质量提供了依据。

封顶块位置对高水压通缝拼装管片结构的影响

为了探明封顶块位置对盾构隧道管片结构力学行为的影响,基于苏通GIL(gas-insulated transmission)综合管廊隧道工程,选取封顶块在拱顶和拱腰两种代表性工况,开展了高水压条件下的通缝拼装管片结构原型试验,从管片结构的变形、受力、裂纹开展情况和最终破坏状态等方面对两种工况的试验结果进行分析.研究结果表明:不同封顶块位置对管片结构的影响总体表现为对结构整体刚度的削弱不同,其形成的刚度削弱区域抵抗指向洞外变形的能力要强于指向洞内变形的能力;封顶块位于拱腰时结构整体刚度更大,管片结构椭圆度和单点最大位移均分别减小了39.8%和38.2%;封顶块位于拱顶时结构抗弯刚度削弱明显,易出现较大的纵缝张开,而封顶块位于拱腰时管片最大纵缝张开量明显减小,仅为前者的53.3%,且连接螺栓受力减小了54.4%;封顶块位于拱腰时,管片环拱底内弧面更容易产生裂纹、开裂荷载相对更小,管片内部主筋更早进入受拉状态;封顶块位于拱顶时管片结构由于纵缝张开量较大,在较高水压的情况下破坏始于纵缝处混凝土的压剪破坏进而导致的结构失稳.

软土地区通缝拼装盾构隧道纵向变形特征

目的为进一步探求上海地区通缝拼装盾构隧道结构的纵向变形机理,得到各纵向变形特征时环缝张开量或环间错台的分布特征.方法根据上海地铁典型盾构隧道环缝接头处的详细构造,利用解析方法分别对隧道处于环间张角、错台和张角错台并存三种变形特征时的纵向变形机理进行了研究.结果环间仅出现张角时,衬砌结构的环缝张开量与环宽和外径成正比,与纵向弯曲变形曲率半径成反比;若隧道纵向变形为高斯曲线形式,反弯点i处,环间张角方向发生改变,最大环间张角出现在纵向变形曲线x=槡3i处的拱顶环缝位置.环间仅出现错台时,若隧道纵向变形为高斯曲线形式,环间错台量的峰值出现在反弯点i处,较大的环间错台量出现在隧道纵向变形曲线直线区段.相对只发生环间张角或错台,张角和错台的同时发展,将加剧衬砌结构的破坏程度,使密封垫更快失去防水作用.结论提出了隧道衬砌结构环间变形的各阶段环缝张开量的计算方法.研究成果可为运营地铁盾构隧道的结构安全评判提供理论参考.

盾构隧道错缝拼装衬砌计算模型研究

针对盾构隧道错缝拼装的特点,提出了一种新型的错缝拼装环间接头模型,并给出了模型中参数的确定方法与取值范围。利用该模型建立了盾构隧道错缝拼装管片结构受力分析的拟三维仿真模型,分析了上海某过江输水隧洞的通水运营工况,结果表明,错缝拼装衬砌比通缝拼装结构的相对变位要小,结构内力值要大,环间接头模型可以较好地反映错缝拼装在隧道三维工作状态中的约束作用。

盾构管片错缝拼装的一种简化计算有限元模型

盾构隧道衬砌存在通缝和错缝拼装两种形式,错缝拼装情况下,管片接头的有限元模拟存在一定难度。在采用壳-弹簧模型模拟衬砌前提下,提出一种计算盾构管片错缝拼装的简化有限元模型,同时验证了此模型的合理性。分析成果对目前盾构管片的设计具有一定的参考价值。

错缝拼装衬砌纵向螺栓剪切模型的研究

首先,建立三维有限元模型对盾构法隧道错缝拼装衬砌进行了分析;然后,在对三维有限元分析结果研究的基础上,建立了环缝处的纵向螺栓剪切模型,利用该模型可以计算得到错缝拼装衬砌二维梁-弹簧模型中环间剪切弹簧的刚度;最后,把此剪切模型应用到错缝衬砌的二维分析中,通过与三维计算结果的对比,认为螺栓剪切模型可以较好地模拟错缝隧道三维工作状态中纵向螺栓的剪切作用。

通用环错缝拼装隧道极限承载能力足尺试验研究

针对隧道周边水土流失对隧道结构的正常运营与安全使用产生的严重影响,文章采用拟静力的试验方法对周边卸载工况下通用环错缝拼装盾构隧道结构承载能力进行了足尺试验研究,具体介绍了试验方案和加载方案的设计,提供了结构变形、裂缝展开、管片纵环缝变形和螺栓受力的发展情况以及破坏过程等试验结果,并对结构的承载性能和破坏机理进行分析。试验结果表明:结构收敛的荷载-位移曲线呈弹塑性特征,在初始阶段,荷载位移曲线线性上升;随后环缝破坏,环间相互作用减弱,结构整体刚度降低;最终环缝凹凸榫剪坏、纵缝混凝土受压破坏以及管片本体压弯破坏,结构整体失去稳定性。

复杂荷载条件下错缝拼装盾构隧道受力性能及结构安全指标研究

文章基于深圳地铁错缝拼装盾构隧道的复杂荷载条件,结合足尺结构试验及结构分析模型,研究了复杂荷载条件下盾构隧道结构的受力性能,探索了外界复杂荷载条件与结构性能之间的相互关系,尝试提出了工程实际可用的基于外界荷载、结构响应的结构安全指标。结果表明:错缝拼装盾构隧道结构破坏机制遵循"管片开裂"→"纵缝刚度下降"→"内力重分布,比例极限"→"管片出现钢筋屈服"→"出现纵缝螺栓屈服,弹塑性极限"→"长期处于塑性,结构严重破损,极限状态"的发展规律。对应比例极限、出现钢筋屈服、弹塑性极限3个关键性能点,可提出涵盖隧道外荷载、内部表观现象、内部实测数据三大方面内容的三阶段结构安全指标。

错缝拼装盾构管片的收敛变形研究

地铁隧道的收敛变形是影响地铁正常运营的重要因素,地铁保护区内工程施工造成的堆载、卸载、基坑降水等工况会导致地铁隧道收敛变形发生极大变化。为分析错缝拼装盾构管片的收敛变形规律,首先,设计和实施了三环足尺试验,发现管片在试验工况下呈"横鸭蛋"式变形,中环横向收敛变形存在进入塑性阶段的关键点,原因是纵缝螺栓屈服;然后,利用通用有限元软件ABAQUS建立三维有限元模型,经试验数据对比验证后,用该模型探究拼装方式对管片收敛变形的影响规律,发现在试验前后环拼装方式下,封顶块位于底部时横向收敛变形较小;环间错缝效应越强,收敛变形越小。

考虑错缝拼装的过江大直径管廊盾构隧道抗震性能研究

为探究GIL综合管廊大直径盾构隧道的抗震性能,考虑盾构管片的横向和纵向错缝拼装,以及盾构隧道与内部混凝土支架结构的动力相互作用,分别建立了土-盾构隧道-内部结构静动力耦合非线性二维和三维有限元模型,分析了盾构隧道的变形特征、管片峰值和残余张开量、内部支架结构变形等地震响应规律。结果表明:随着输入峰值加速度的增大,管廊内部管道支架沿高度向上加速度增长愈发明显。同时,通过二维和三维有限元计算结果的对比分析,发现二维有限元分析得到的管片张开量峰值明显大于三维计算结果,表明盾构隧道的纵向错缝拼装明显提高盾构隧道的抗地震变形能力。因此,建议在进行盾构隧道抗震性能分析时采用盾构管片横向和纵向错缝拼装的三维有限元进行计算。当采用只考虑管片横向错缝拼装的二维模型计算时,应对管片峰值张开量计算结果进行折减,推荐折减系数为0.6。

错缝拼装盾构衬砌结构力学性能试验分析

错缝拼装盾构隧道衬砌结构由于存在环间传力行为,具有与通缝拼装衬砌结构不同的力学特性。文章通过三环压弯试验获得错缝拼装管片的极限承载力和力学行为规律,分析了衬砌结构纵缝、环缝及管片本体的相互协同作用,并通过一系列试验设计工况得到了纵向力和荷载水平对结构性能的影响规律。同时对比分析了三环与单环压弯试验结构的受力特性和破坏模式的差异,获得错缝拼装盾构衬砌的力学性能和环间传力效应。

软土错缝拼装盾构隧道横断面变形控制限值研究

部分软土地区的盾构隧道结构出现过大的变形与严重的病害,这些带病服役的盾构隧道结构仍将长时间服役,且其后续服役期内也将面临各类不利的服役环境。因此,有必要提出盾构隧道结构变形控制限值,在隧道结构变形进一步发展时,为结构的养护运维及时提供判断、决策依据。以南京某3个地铁区间为背景,分别以实测数据分析、三维精细化有限元模拟为手段,探究错缝拼装盾构隧道结构横断面的收敛变形与各类病害之间的相关关系。通过两种手段相互验证与补充发现:收敛变形小于30 mm时,隧道结构的服役性能良好;30~60 mm,出现渗漏水、裂缝,且螺栓开始屈服;60~80 mm,病害加剧,出现管片破损;80~100 mm,首个螺栓到达抗拉极限状态,安全性受到极大威胁;大于100 mm,整环结构濒临屈服。据此得到结构性能的衰退特性,进一步提出盾构隧道横断面变形控制限值。