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申请/专利权人：兰州交通大学

摘要：本发明提供一种用于桥墩抗震韧性检测的装置和方法，涉及抗震检测技术领域，所述装置包括震动模拟设备，传感组件、裂缝检测组件和处理器；震动模拟设备用于根据所述处理器的指令产生周期性的推力并传导至承台；传感组件用于在震动过程中检测承台所受的第一应力以及桥墩所承受的第二应力；裂缝检测组件在震动过程结束后，检测桥墩上出现的裂缝的数量、位置和深度；处理器用于产生周期性的功率控制指令，并发送至震动模拟设备，确定抗震应力承受评分和抗震破坏性评分，进而确定抗震韧性评分并生成抗震韧性检测报告。根据本发明，可对桥墩的特定构型进行抗震韧性测试，并可模拟破坏作用最大的面波对于桥墩的破坏作用，提升抗震测试的真实性。

主权项：1.一种用于桥墩抗震韧性检测的装置，其特征在于，包括：震动模拟设备1，传感组件2、裂缝检测组件3和处理器4；其中，所述震动模拟设备1包括设置于承台6两侧的第一横向震动模拟组件11和第二横向震动模拟组件12，和设置于承台6下方的纵向震动模拟组件13，所述第一横向震动模拟组件11、第二横向震动模拟组件12和所述纵向震动模拟组件13均包括推力产生机构和推力传导机构，所述推力产生机构用于根据所述处理器4的指令产生周期性的推力，所述推力传导机构与所述桥墩5和承台6接触，用于将产生的推力传导至承台6；所述传感组件2包括设置于承台6的混凝土内的多个位置处的第一应力传感组件，设置于桥墩5的混凝土内的多个位置处的第二应力传感组件，所述第一应力传感组件用于在震动过程中检测承台6内所受的第一应力，所述第二应力传感组件用于在震动过程中检测桥墩5内所承受的第二应力；所述裂缝检测组件3用于在震动过程结束后，检测桥墩5上出现的裂缝的数量、位置和深度；所述处理器4用于执行以下步骤：步骤S101，产生周期性的功率控制指令，并发送至震动模拟设备1，使得所述第一横向震动模拟组件11和第二横向震动模拟组件12以及所述纵向震动模拟组件13根据功率控制指令产生大小周期性变化的推力，并施加至所述承台6；步骤S102，根据所述传感组件2获得的所述第一应力和所述第二应力，确定桥墩5的抗震应力承受评分；步骤S103，根据所述裂缝的数量、尺寸和深度，确定桥墩5的抗震破坏性评分；步骤S104，根据所述抗震应力承受评分和所述抗震破坏性评分，确定抗震韧性评分；步骤S105，根据所述抗震韧性评分，生成抗震韧性检测报告；步骤S101包括：步骤S1011，设置震动周期；步骤S1012，根据所述震动周期和震动模拟设备1的最大功率，设置位于承台6一侧的第一横向震动模拟组件11的第一功率控制信号，位于承台6另一侧的第二横向震动模拟组件12的第二功率控制信号和纵向震动模拟组件13的第三功率控制信号；步骤S1013，根据所述第一功率控制信号、所述第二功率控制信号和所述第三功率控制信号，生成所述功率控制指令，并发送至震动模拟设备1；步骤S1012包括：根据公式确定位于承台6一侧的第一横向震动模拟组件11的第一功率随时间变化的第一功率函数P1t，承台6另一侧的第二横向震动模拟组件12的第二功率随时间变化的第二功率函数P2t，以及纵向震动模拟组件13的第三功率随时间变化的第三功率函数P3t，其中，Pmax为所述震动模拟设备1的最大功率，T为所述震动周期，M为任意整数，t为时间变量，α1和α2为小于或等于1的预设系数；根据所述第一功率函数，确定第一功率控制信号；根据所述第二功率函数，确定第二功率控制信号；根据所述第三功率函数，确定第三功率控制信号；步骤S102包括：步骤S1021，获取多个第一应力传感组件在震动过程中的多个时刻的第一应力；步骤S1022，获取多个第一应力传感组件的位置与桥墩5底部的竖直距离数据；步骤S1023，获取多个第二应力传感组件在震动过程中的多个时刻的第二应力；步骤S1024，获取多个第二应力传感组件的位置与承台6中轴之间的水平距离数据；步骤S1025，根据所述第一应力、所述第二应力、所述竖直距离数据和所述水平距离数据，确定桥墩5的抗震应力承受评分；步骤S1025包括：根据公式确定桥墩5的抗震应力承受评分SF，其中，F1，i，j为第i个第一应力传感组件在震动过程中的第j个时刻的第一应力，H为桥墩5高度，Li，V为第i个第一应力传感组件对应的竖直距离数据，n1为第一应力传感组件的数量，F2，k，j为第k个第二应力传感组件在震动过程中的第j个时刻的第二应力，Lk，H为第k个第二应力传感组件对应的水平距离数据，L为承台6的长度，n2为第二应力传感器的数量，j≤n，i≤n1，k≤n2，且j、n、i、n1、k和n2均为正整数；步骤S103包括：步骤S1031，通过裂缝检测组件3的摄像头拍摄桥墩5的四个侧面的图像，并根据裂缝的位置，确定裂缝在桥墩5的各个侧面的图像中的位置；步骤S1032，根据裂缝在桥墩5的各个侧面的图像中的位置，确定各个侧面的图像中对裂缝进行框选的最小矩形框；步骤S1033，通过裂缝检测组件3中的超声波检测组件，确定各个裂缝的深度最大值；步骤S1034，根据所述最小矩形框、所述深度最大值和所述裂缝的数量，确定桥墩5的抗震破坏性评分；步骤S1034包括：根据公式确定桥墩5的抗震破坏性评分SD，其中，Sy，x,min为第y个侧面的图像中的第x个最小矩形框的面积，Sy，S为第y个侧面的图像中的桥墩5侧面所在范围的面积，Ny为第y个侧面的图像中的最小矩形框的数量，N为裂缝的数量，Dz，max为第z条裂缝的深度最大值，W为桥墩5的宽度，z≤N，x≤Ny，y≤4，且z、N、x、Ny和y均为正整数；步骤S104包括：步骤S1041，根据公式SC＝SF，C×SD，C，获得对照桥墩的抗震韧性评分SC，其中，SF,C为对照桥墩的抗震应力承受评分，SD，C为对照桥墩的抗震破坏性评分，所述对照桥墩包括桥墩5和承台6，所述桥墩5位于所述承台6之上，且桥墩5的中轴线与承台6的中轴线重合，在对照桥墩内，包括第一竖向钢筋，所述第一竖向钢筋的长度等于桥墩5和承台6的高度之和，第一竖向钢筋被桥墩5和承台6的混凝土结构浇筑在内，第一竖向钢筋与混凝土结构直接接触；步骤S1042，根据公式SE＝SF，E×SD，E，获得实验桥墩的抗震韧性评分SE，其中，SF，E为实验桥墩的抗震应力承受评分，SD，E为实验桥墩的抗震破坏性评分，所述实验桥墩包括桥墩5、加台7和承台6，加台7位于承台6之上，桥墩5位于加台7之上，且桥墩5的中轴线、加台7的中轴线和承台6的中轴线重合，在实验桥墩内包括第二竖向钢筋8，所述第二竖向钢筋8的长度等于桥墩5、加台7和承台6的高度之和，第二竖向钢筋8的第一预设结构段与桥墩5、加台7和承台6的混凝土结构不接触，第二竖向钢筋8上除第一预设结构段之外的其他位置与混凝土结构接触，所述第一预设结构段在竖直方向的高度范围包括桥墩5的底部高度至桥墩5的第一预设高度的范围，加台7的高度范围，以及承台6的顶部高度至承台6的第二预设高度的范围，在加台7与承台6中包括第三竖向钢筋9，所述第三竖向钢筋9的长度等于加台7与承台6的高度之和，所述第三竖向钢筋9为形状记忆合金钢筋，第三竖向钢筋9的第二预设结构段与加台7和承台6的混凝土结构不接触，第三竖向钢筋9上除第二预设结构段之外的其他位置与混凝土结构接触，第二预设结构段在竖直方向的高度范围包括加台7的底部高度至加台7的第三预设高度的范围，以及承台6的顶部高度至承台6的第二预设高度的范围；所述处理器4还用于执行：步骤S106，根据公式确定实验桥墩与对照桥墩的抗震韧性对比评分C。

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