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土木工程

广义的土木工程是建造各类土地工程设施的科学技术的统称。从狭义定义上来说,土木工程(Civil Engineering)也就是民用工程,即建筑工程(或称结构工程)、桥梁与隧道工程、岩土工程、公路与城市道路、铁路工程等这个小范围。我们这里讨论的土木工程,主要是结构工程、防灾减灾工程、岩土工程、桥梁与隧道工程。

在土木工程中,联恒光科的光学测量系统不论是在教学还是科研上,均有比较多的应用。在教学上,联恒光科的光学测量系统可以配合工程力学、结构工程、岩土力学等多种学科的力学性能测试和结构变形测试教学试验,提高学生对三维光学测量系统这种较为新颖的测量手段的熟悉程度和应用能力。在科研中,联恒光科的光学测量系统可以对结构抗震、结构变形、岩石应变、边坡位移、墙体受力变形等多种研究提供帮助。

1、结构工程试验

结构工程试验一般可以分为工程结构静载试验、工程结构动载试验和结构可靠性试验。

静载试验是结构试验中最大量最常见的试验,静态变形测量系统,通过对载荷初始和结束状态的捕捉、计算和比对,能够准确测量各种准静态工况下的结构变形和应变,如结构分级加载、薄壳结构静载试验等研究。

结构的动力特性与外载荷无关,由结构本身决定。联恒光科的3D位移及应变测量系统方案,可以非接触、准确、快速的获取动载实验中的三维位移、变形,和传统的位移传感器等相比,实验布局简单,数据三维呈现,可回溯实验流程,非接触式测量不损坏仪器可重复使用。因此,在研究结构的动态特性及变化规律中,应用非常广泛。

观测结构可靠性实验中的三维位移和变形结构可靠性实验主要针对现场原位结构实验、建筑结构模拟测试等。联恒光科的光学测量系统,能够不损坏被测结构的情况下,观测结构上任意点或区域的三维应变和变形,基本不受结构物形状和尺寸限制,可以多次重复进行实验,在包括钢结构可靠性测试、桥梁结构模拟测试、高层建筑结构模拟测试等方面被广泛应用。

 2、防灾减灾工程实验

防灾减灾工程及防护工程学科是土木工程学科的二级学科,其核心内容为工程结构抗震、结构抗风工程、结构抗火工程和抗爆工程等。本学科的主要研究方向为:

(1)地下工程减灾防灾。

(2)线路系统防灾减灾工程与防护工程。

(3)岩土工程灾害预测和防治。

(4)大型结构物抗风与抗震。

3、岩土工程实验

土木工程中涉及岩石、土、地下、水中的部分称岩土工程。岩土工程研究的对象是岩体和土体。岩石和土的强度特性、变形特性和渗透特性都是通过试验测定。岩土工程是一门应用科学,在岩土工程分析时不仅需要运用综合理论知识、室内外测成果、还需要应用工程师的经验,才能获得满意的结果。在展望岩土工程发展时不能不重视岩土工程学科的特殊性以及岩土工程问题分析方法的特点。

联恒光科的光学测量系统,可助力岩土工程的混凝土、砂土、岩石等多种岩体和土体的测量。不论是总延伸率、最大力延伸率,还是破裂分析、变形场观测等需求,光学测量系统均可满足。

4、桥梁与隧道工程

本学科的主要研究方向为:

(1) 桥梁结构工程与抗震分析

(2) 桥隧检测、加固技术与可靠性分析

(3) 桥隧工程仿真分析

(4) 隧道设计理论与优化

(5) 隧道施工新技术及信息化

联恒光科的光学测量系统,可进行桥梁在动力载荷(地震、风等)作用下的动力响应分析,进而对桥梁结构的安全性、动力可靠性及损伤、失效机理、寿命评估及可靠性进行评估;还可以针对设计的结构进行模拟测量,与工程仿真结果进行分析,确定结构仿真结果的可靠程度。



联恒光科的光学系统在土木研究中的典型应用有:

Ø  砂土压缩实验/岩石变形研究/混凝土受压试验

Ø  振动台试验/建筑变形测量

Ø  墙体倒塌试验/墙体破损试验

Ø  钢结构载荷试验/结构试验变形测量

Ø  模型试验变形测量 (相似材料模型、岩土模型)

Ø  有限元分析(FEA)验证



案例1—边坡试验

边坡实验的三维动态分析(图1)

案例2—地震台试验

高楼模拟地震台实验关键点三维位移分析(图2)

案例3—砂土变形测试

砂土变形三维全场应变测量(图3)

案例4—岩石三点弯试验

岩石压缩应变场测试(图4)

案例5—混凝土受压试验

柱状混凝土三维应变场测量(图5)

案例6—墙体应变场测试

墙体三维应变场测试(图6)


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