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基于裂缝分形特征的钢混梁疲劳损伤精细评估
Refined Fatigue Damage Assessment of Reinforced Concrete Bridge Based on Fractal Characteristics of Cracks
  
DOI:10.16450/j.cnki.issn.1004-6801.2022.03.013
中文关键词:  疲劳荷载  损伤评估  分形理论  分形维数  图像处理
英文关键词:fatigue load  damage assessment  fractal theory  fractal dimension  image processing
基金项目:国家重点研发计划资助项目(2017YFC1500604);国家自然科学基金资助项目(51878017)
作者单位
何浩祥 (北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室 北京100124) 
郑家成 (北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室 北京100124) 
廖李灿 (北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室 北京100124) 
程时涛 (北京工业大学工程抗震与结构诊治北京市重点实验室 北京100124) 
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中文摘要:
      为了改进传统损伤检测和识别方法在精度和实用性等方面的不足,基于分形理论和图像处理技术,提出提取桥梁关键部分表观裂缝特征和分形盒维数的方法,通过建立表观裂缝分形维数和典型力学参数之间的函数关系实现损伤评估。为了验证该方法的有效性,开展 T型钢筋混凝土简支梁的疲劳加载试验。采用分形理论建立不同疲劳加载和损伤状态下的裂缝分形维数与跨中挠度、一阶频率和静动刚度等实测参数的函数,明确分形维数与损伤指数的匹配关系。结果表明,基于分形维数的损伤评估具有良好的准确性和鲁棒性,可以通过传统物理参数与裂缝分形维数的稳定函数关系对桥梁疲劳损伤进行精细化评估。
英文摘要:
      To address the shortcomings of traditional damage test and detection methods in terms of accuracy and practicability, the fracture characteristics and dimension extractions of cracks on key parts of bridge based on fractal theory and image processing technology is proposed. By establishing the functional relationship between the fractal box dimension of cracks and typical mechanical parameters, the rapid and accurate damage assessment can be achieved. In order to verify the effectiveness of this method, the fatigue loading test of T-type reinforced concrete simple supported beam was carried out. The fractal theory is used to establish the function between the fracture fractal dimension and the measured parameters such as deflection of mid-span, first-order frequency, static stiffness and dynamic stiffness under different fatigue loadings and damage states. And then, the matching relationship between fractal dimension and damage index was clarified. Results show that the damage assessment based on fractal dimension has a good accuracy and robustness, and the refined damage assessment can be realized according to the traditional physical parameters and the fractal dimension of cracks.
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