基于光学检测方法的斜拉桥模型试验与有限元分析

张玥 贾会明

【摘 要】本文将数字散斑相关方法、数字图像识别技术与有限元分析方法相结合，用于针对某斜拉桥结构模型的位移与裂纹进行检测。在试验过程中，采用人工制斑技术分别针对结构模型的索孔、固定端两处位置喷制散斑，利用本文编制的测量程序进行桥梁位移值的计算，将其作为已知边界条件施加在有限元模型上，获得桥梁结构的位移值、应力值与应变值，并基于数字图像识别技术进行桥梁微小缺陷检测。试验结果表明，上述光学检测方法可有效节约建模与计算时长、提高计算精度，在桥梁检测中具备良好的应用价值。

【关键词】桥梁检测;数字图像;数字散斑;有限元分析

Abstract： This paper combines digital speckle correlation method， digital image recognition technology and finite element analysis method to detect displacement and crack of a cable-stayed bridge structure model. In the course of the experiment， the displacement value， the stress value and the strain value of the bridge structure are obtained by using the manual spot making technique to spray the speckle at the two positions of the cable hole and the fixed end of the structure model. The experimental results show that the above optical detection method can effectively save the modeling and calculation time， improve the calculation accuracy， and has good application value in bridge detection.

Keywords： Bridge Detection; Digital Image; Digital Speckle; Finite Element Analysis

引言

在桥梁结构检测中，变形、位移量通常是判断桥梁结构质量的关键指标，以往采用接触式测量方法时无法有效保障测量精度，运用应变片测量应变值时也易受到测量面积、测量场所等条件的干扰，因此对于非接触式光学测量技术的研发与应用提出了更高的要求。本文采用的数字图像处理技术是一种新的光学测量技术，具有光路简单、表面处理技术简便、适用范围广等优势，能够实现全场非接触性、无损测试，将其应用于桥梁检测中可获取到更加精确的位移、应力与应变值，并且实现对桥梁微小缺陷的精确识别，能够有效提升桥梁检测质量。

1光学检测的基本原理与相关检测方法分析

1.1数字散斑原理

数字散斑相关方法是指依据变形前后物体表面随机分布的散斑场的统计相关性，确定物体的变形量。……