《工业建筑》2022年第10期｜工程诊治与运维特刊——工程结构检测与诊断

摘要： 侵蚀性环境中的混凝土结构常因钢筋锈蚀导致其耐久性劣化而提前退役 ， 对混凝土结构耐久性态进行诊断 ， 准确预测其剩余使用年限 ， 科学评估其服役能力是结构后续安全耐久运维的基础。研究从结构全寿命周期性能劣化过程出发 ， 充分考虑了结构服役环境的复杂性以及钢筋锈蚀对结构性能的影响 ， 提出了基于钢筋锈蚀的混凝土结构耐久性极限状态 ， 根据实际工程结构钢筋锈蚀的概率分析结果 ， 明确了混凝土结构耐久性分级标准 ， 给出了基于钢筋锈蚀的混凝土结构耐久性评定标准 ， 实现了以钢筋锈蚀进程为依据的混凝土结构耐久性科学评定。研究可为一般大气环境、氯盐环境中以钢筋锈蚀为主要劣化形式的混凝土结构提供耐久性评定依据 ， 并对结构后期维护与性能提升具有较好的指导意义。

关键词： 混凝土结构; 钢筋锈蚀; 混凝土中性化; 氯盐腐蚀; 性能劣化; 耐久性评定

DOI:  10.13204/j.gyjzG22082202

国家自然科学基金项目(52278217) ;陕西省教育厅青年创新团队建设科研计划项目(21JP059) 。

dmluo@ xauat. edu. cn

摘要： 玻璃幕墙在我国大型和高层建筑中得到广泛应用的同时 ， 安全问题也日益突出。本文主要从近年来事故案例出发 ， 分析了导致既有玻璃幕墙坠落的主要安全隐患类型及原因 ， 提出了当前幕墙安全检测技术应用所面临的挑战 ， 并对国内外关于玻璃幕墙安全检测新技术、新方法的研究作了归纳总结 ， 为既有玻璃幕墙安全检测技术的发展提供参考和建议。

关键词： 玻璃幕墙; 事故分析; 检测技术; 图像处理; 振动分析

DOI: 10.13204/j.gyjzG22072513

金楠,女,1990 年出生,博士,jianhs@ szsti. org。

摘要 ： 核电厂海工构筑物耐久性劣化会削弱结构强度 ， 导致混凝土开裂、分层和剥落 ， 对结构的安全性和耐久性造成不良影响。现存核电厂在原设计、建造、运营中对混凝土防腐的重要性和必要性考虑严重不足 ， 防腐措施控制不够严格,氯盐腐蚀问题突出。若能在结构中预埋或后装可靠的监测传感器 ， 实时监测和分析结构损伤数据 ， 实现提前预警和寿命预测 ， 对保证核电厂老化管理和延寿期间的正常运行具有重要意义。通过对核电厂海工构筑物典型耐久性问题的概述 ， 及对海工构筑物最严重的氯盐腐蚀可采用的耐久性监测方法的综述 ， 以期准确把握核电厂海工构筑物耐久性问题和监测的研究现状 ， 为预警诊治提供参考。

关键词： 核电厂; 海工构筑物; 氯盐腐蚀; 耐久性监测

DOI： 10.13204/j.gyjzG22061712

guhui@ cribc. com

摘要： 由于钢结构材料特性及日常管理不足等原因 ， 其表面损伤情况时有发生。随着数字信息技术的 发展 ， 计算机视觉技术已经成为钢结构损伤识别与健康监测的重要手段。本文介绍了计算机视觉技术在钢 结构损伤与健康监测方面的相关研究进展，围绕钢结构表面锈蚀损伤、焊缝损伤、螺栓连接损伤的识别技术 及钢结构健康监测技术展开讨论 ， 并展望了基于计算机视觉的钢结构损伤识别与健康监测技术的发展方向。

关键词： 钢结构损伤; 损伤识别; 计算机视觉; 健康监测; 搭载平台

DOI:   10.13204/j. gyjzG22071401

国家自然科学基金面上项目(52078508) 。

王剑,男,1981 年出生,博士,副教授,avonlea@ 163. com。

摘要： 现有规范、标准采用定性定量相结合的方法对混凝土框架结构的安全性进行评价 ， 难以判定同 安全等级结构的相对安全性。根据混凝土框架结构的受力特点 ， 建立安全性评价层次模型，结合已有结构设 计、检测、鉴定方面的规范标准 ， 构建构件检查项目安全等级评价指标体系 ， 基于隶属度函数理论建立检查项 目综合评判矩阵 ， 提出混凝土框架结构安全性三级模糊综合评价方法 ， 设计主体结构安全性按现行鉴定标准 评定为 A、B、C 和 D 级的工程算例 ， 将分别采用本文方法、最大隶属度法和等级加权平均法进行结构安全性评 价 ， 并进行对比分析。研究结果表明：基于层次分析法(AHP) 所建立的结构安全评价模型 ， 能反映混凝土框 架结构受力特点；采用德尔菲法确定因素重要程度模糊集 ， 充分发挥专家集体智慧在评判中作用 ， 能较好体 现赋权公平性；以 AHP 层次模型、因素重要程度模糊集和构件检查项目综合评判矩阵为基础的模糊综合评价 方法 ， 可以量化评估混凝土框架结构安全性 ， 与现行规范安全等级评定结果的吻合程度最高 ， 构件层、子单元 层和鉴定单元层的平均一致率分别为 71.9%、91.7%和 100%。

关键词： 混凝土; 框架结构; 安全评价; 层次分析法; 隶属度函数; 模糊规则

DOI :  10.13204/j.gyjzG22041612

国家自然科学基金项目(51778532) 。

scsmith@ 126. com

摘要： 混凝土的收缩、徐变和预应力筋的松弛，会引起预应力损失 ， 进而影响预应力混凝土结构的长期使用性能。按现有技术标准得到的预应力长期损失计算值与实际测量值有较大差别 ， 故提出一种基于多种群遗传算法对预应力长期损失进行参数反演和预测的方法。采用该方法对影响 JTG 3362—2018《 公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》和 ACI 209—1992《混凝土结构中徐变、收缩和温度效应的预测》 中对预应力长期损失计算结果的参数敏感性进行分析 ， 并利用多种群遗传算法对敏感参数进行了反演 ， 得到了与预应力长期损失实测值较为吻合的损失曲线，同时验证了该方法的可行性和准确性 ， 并预测出张拉 30 a 后 ， 采用 JTG 3362—2018 和 ACI 209—1992 计算的预应力长期损失分别为 9.5%和 9.2%。

关键词： 预应力长期损失; 多种群遗传算法; 参数反演; 预测分析

DOI : 10.13204/j.gyjzG22060906

北京建筑大学研究生创新项目(PG2022041) 。

杨昕光,男,1983 年出生,博士(后) ,高级工程师,yyfreshman@ 163. com。

基于计算机视觉的复杂隔震结构支座变形监测及分析

杜永峰 ^1,2   李向雄 ¹    张超 ¹    李超 ³   麦麦提明·图尔迪麦麦提 ³    马振和 ³

1. 兰州理工大学防震减灾研究所

2. 兰州理工大学土木工程减震隔震技术研发甘肃省 国际科技合作基地

3. 中国建筑第八工程局有限公司西北公司

第一作者：

杜永峰,男,1962 年出生,博士,教授。

通信作者：

摘要： 通过对图像拼接得到大范围裂缝图像，采用阈值分割算法进行裂缝识别 ， 从而建立起基于计算 机视觉的混凝土构件表面大范围裂缝识别流程。在此基础上 ， 对往复荷载作用下的钢筋混凝土柱进行裂缝 监测 ， 研究加载过程中混凝土柱表面裂缝开展情况。结果表明：采用图像拼接 ， 可以利用消费级手机分区获 取裂缝图像 ， 进而识别混凝土构件表面大范围的裂缝；所建立的裂缝识别流程能较好地识别混凝土柱上大范 围表面裂缝 ， 裂缝宽度、长度和倾角识别精度较高；随着位移幅值的增加 ， 混凝土柱表面裂缝长度、宽度和面 积增加 ， 倾角减小 ， 损伤随之增加。

关键词： 计算机视觉; 裂缝识别; 图像拼接; 往复荷载; 裂缝监测

DOI :  10.13204/j.gyjzG22070112

国家自然科学基金项目(51578429) 。

胡晓斌,男,1979 年出生, 教授, 博士生导师,newhxb @ 126. com。

摘要： 采用数值模拟 ABAQUS 隐式动力分析的方法对三种常见的平面桁架系网架：正交正放、正交斜放、三 向网架和四种角锥系网架：单向折线形、正放四角锥、斜放四角锥和三角锥网架进行拆除倒塌研究。通过将平面桁 架倒塌试验和深圳体育馆屋盖网架的实际拆除倒塌情况与数值模拟结果进行对比 ， 验证了数值模拟的准确性。并 采用杆件的敏感性分析方法计算结构杆件的重要性系数 ， 确定了不同类型网架拆除中的重要杆件 ， 并制定相应的拆 除方案。网架拆除倒塌的研究表明 ， 在拆除网架结构柱端既定的杆件群后 ， 其剩余柱端杆件压应力增大 ， 并发生受 压失稳屈曲是导致网架发生竖向大变形的主要原因；网架向下倒塌至柱顶下侧时 ， 柱 端杆件转为受拉，并通过悬链 线效应来传递竖向荷载 ， 最终发生的强度破坏是导致网架发生整体倒塌的主要原因。

关键词： 网架拆除倒塌模拟; 杆件敏感性分析; 屋盖网架; 平面桁架系网架; 角锥系网架

DOI:  10.13204/j.gyjzG22042522

中建股份科技研发计划项目(CSCEC-2020-Z-24) ;国家自然科学 基金面上项目(52178131) ;深圳市高等院校稳定支持计划面上项目 (GXWD20201230155427003-20200804174353001) 。

冯然,fengran@ hit. edu. cn。

摘要： 针对目前张弦结构损伤识别动力检测只能定性判断的问题，提出能够定量识别的曲率模态参数法。以改进的曲率模态绝对差和曲率模态变化率为损伤识别指标，判断结构损伤位置，定量诊断损伤程度。以某体育馆大跨张弦梁结构为研究对象，建立 ANSYS 有限元模型，通过降低结构单元弹性模量模拟多种损伤工况，对损伤指标进行有效性验证。结果表明：仅获取低阶模态振型数据，采用改进的曲率模态绝对差指标能精准判断上弦构件损伤位置，曲率模态变化率指标能较精确识别上弦构件和下弦拉索损伤程度，方法简便，成本较低。

关键词： 张弦结构; 曲率模态; 损伤识别; 有限元分析; 损伤定位; 损伤定量

DOI :  10.13204/j.gyjzG22062310

国家重点研发计划项目(2018YFC0705500) 。 

蒋青桔,jiangqing1991@ sina. com。

摘要： 损伤识别指标小波包能量曲率差对结构损伤定位的有效性已通过数值仿真、室内试验和工程项目的验证，但缺乏对结构损伤定量的分析。以 3 层空间框架结构为研究对象，采用有限元软件 ABAQUS 进行数值模拟和动力时程分析，引入虚拟脉冲响应函数，考察结构外部激励、损伤程度、损伤位置和弹性模量对其识别效果的影响，研究小波包能量曲率差对结构损伤程度的定量估计。结果表明：引入虚拟脉冲响应函数不影响小波包能量曲率差的损伤定位识别效果，并可有效减弱外部激励对其的影响；结构损伤程度、损伤位置对其有影响，弹性模量大于 3.0×1010 Pa(包括等于 3.0× 1010 Pa) 时对其无影响；通过数值拟合公式可以有效地定量识别结构损伤程度。

关键词： 小波包能量曲率差; 框架结构; 虚拟脉冲响应函数; 损伤定量 

DOI :  10.13204/j.gyjzG21112501

18780169879@ 163. com

摘要： 核电厂安全壳是保障核电机组安全运行的重要实体屏障 ， 打压试验是验证安全壳结构强度和密 封性的重要手段 ， 在核电厂建造完成投入使用前 ， 通过打压试验来验证安全壳建造质量和结构性能是否满足 设计要求。由于预应力安全壳结构复杂 ， 准确地计算预测安全壳在打压试验下的结构响应较为困难。以某 三代核电厂预应力混凝土安全壳为研究对象 ， 基于 ANSYS 建立了安全壳精细化三维有限元模型 ， 在安全壳预 应力张拉和打压试验期间持续监测结构整体变形和应变 ， 并通过预应力钢束分批次张拉期间混凝土应变实 测值和计算值的吻合分析，开展有限元模型初始修正。基于修正后的有限元模型 ， 在打压试验前计算预测安 全壳在试验压力下的结构变形。打压试验期间的监测实测数据表明：通过上述有限元模型修正方法 ， 可以较 为准确地计算预测安全壳在试验压力下的结构性能。

关键词： 有限元模型修正; 安全壳; 预应力混凝土; 结构监测; 打压试验

DOI: 10.13204/j.gyjzG22070417

国家自然科学基金项目(52192663) 。

周艳兵,zybtju@ 126. com。

摘要： 在处于淤泥地质环境下的某体育场“双排桩+锚索”的基坑支护工程中，运用自感知锚索开展了试验性的监测应用。监测结果表明，光纤光栅自感知锚索能高效地监测每一时刻锚索的索力，精确获取了预应力张拉施工过程中的索力变化。此外，自感知锚索的监测范围为锚索全长，根据各测点的索力增长曲线可推断出锚索相应部位与岩土体的锚固效果；长期监测的结果表明，自感知锚索对支护结构的位移变形等变化能精确地同步响应，为锚索工程质量和安全提供可靠的数据支撑。

关键词： 光纤光栅自感知锚索; 现场监测; 基坑支护; 应力监测

DOI :  10.13204/j.gyjzG22072913

广东省住建厅科技计划项目(2020-K24- 255619);国家自然科学基金青年基金项目(51408030) 。

kogends@ 163. com

摘要： 超长混凝土结构在温度变化和材料收缩过程中会产生内力和变形，容易使结构水平构件超过混凝土受拉强度而开裂。针对某周长约为 670 m 环形超长体育场混凝土结构，研究在施工过程中采用不同措施对主体结构的抗裂效果。使用有限元软件对体育场一层混凝土结构进行三维建模，通过“ 生死单元” 实现结构施工过程，通过子程序定义主体结构的混凝土收缩、后浇带混凝土的膨胀和时变弹模。模拟结果表明当按照环形结构在东西两侧由北向南依次施工并合龙的施工组织顺序，早期浇筑的结构北部两侧转角处混凝土板由于温度降低和收缩原因产生的应力水平最高；而使用膨胀后浇带混凝土能有效补偿拉应力和控制裂缝产生。在环境温度低的时期，调整结构合龙时间能大幅降低温度对结构的影响；合理安排后浇带跳仓施工顺序，也能避免板应力沿结构长度的累积。

关键词： 环形超长混凝土结构; 施工过程; 膨胀后浇带; 合龙时间; 跳仓法; 抗裂性能; 模拟分析

DOI :  10.13204/j.gyjzG22073006

合肥工业大学科技合作项目(W2020JSFW0260,W2021JSFW0851) 。 

penggao@ hfut. edu. cn

摘要： 某混凝土框架结构建筑因功能更新进行改造，为满足大空间要求，需进行大范围的柱、梁和板的拆除，具有较高的安全风险。通过有限元分析模拟拆改过程中结构的状态变化，优化改造和监测方案，并在改造施工期间通过自动化监测和人工巡检相结合的方式，对结构的倾斜、沉降、挠曲、损伤等情况进行了全程监测。结果表明：实测值与施工模拟分析结果吻合良好，监测期间未出现报警情况，未发现明显结构损伤，施工模拟与监测相结合可有效降低结构在改造期间的安全风险。

关键词：  拆除; 改造; 施工模拟分析; 自动化监测; 巡检

DOI :  10.13204/j.gyjzG22042613

国家重点研发计划课题(2021YFF0602003) ;上海市优秀技术带头人计划项目(21XD1434100) 。

15121057108@ 126. com

摘要： 为实现预制框架桥顶推施工监测智能化，以湖南省常德市善卷路下穿常张高速公路框架桥顶推施工为工程背景，建立基于北斗定位技术的预制框架桥顶推施工智能监测系统，对顶推施工中预制框架桥位移和既有路面沉降进行了监测，并对监测数据进行分析。研究表明：基于北斗定位技术的预制框架桥顶推智能监测系统实现了数据的实时监测，通过系统程序自动分析处理发现，其分析和反馈速度大幅提升，效率更高。

关键词： 预制框架桥; 顶推; 北斗定位; 智能化; 施工监测

DOI :  10.13204/j.gyjzG20110607

湖南省住房和城乡建设厅科技项目(KY201816) ;湖南建工集团科技项目(JGJTK2018-16、JGJTK2020-04) 。

辛亚兵, 男, 1980 年出生, 博士(后), 高级工程师,xinyabing@ sohu. com。

摘要： 上海近代砖木结构房屋质量劣化程度受到多种因素影响 ， 涉及数据量较大 ， 考虑到各指标均为 有序分类变量且之间存在着相关关系 ， 应用大数据分析技术中的主成分分析法和复相关系数赋权法 ， 对上海 近代砖木结构房屋质量劣化进行定量评定 ， 以提升评定结果的准确性。首先选取材料强度和构件损伤作为 房屋质量劣化评定指标 ， 以此为基础采用主成分分析法和复相关系数赋权法分析评价指标数据 ， 获取最终评 价结果 ， 即可实现上海近代砖木结构房屋质量劣化评定。工程算例评定结果表明：主成分分析法和复相关系 数赋权法评定数值较为相近 ， 且两者与实际鉴定结果一致 ， 证实了 2 种方法的可行性。

关键词： 大数据分析技术; 近代砖木结构; 主成分分析法; 复相关系数赋权法; 劣化评定

DOI:  10.13204/j.gyjzG22041104

上海市科学技术委员会科研项目(19DZ1202400) ;上海市住房和城乡建设管理委员会科研项目(沪建科 2021-002-040) 。

许清风,xuqingfeng73@ 163. com。