混凝土結(jié)構(gòu)已被廣泛應(yīng)用于各項工程，然而在建筑結(jié)構(gòu)的施工和使用過程中，混凝土結(jié)構(gòu)不可避免會產(chǎn)生裂縫等不同失效形式，影響其使用性和耐久性。利用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)可直接測量材料和結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能，可應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強度、耐久性以及變形特性測試和再生建筑工程材料研究，為工程施工提供有效的理論指導(dǎo)，并為土木工程結(jié)構(gòu)安全使用提供可靠的判別依據(jù)。

新拓三維XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，基于數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)（DIC）可對大型混凝土結(jié)構(gòu)的輪廓、位移和應(yīng)變進行非接觸式測量，獲取混凝土結(jié)構(gòu)表面位移、應(yīng)變特性，檢測裂縫發(fā)展過程等失效形式、失效位置、面積和發(fā)展趨勢，為混凝土結(jié)構(gòu)安全評估提供可靠的測量方案。

基于四點彎曲進行混凝土加載測試，分析裂縫的萌生及演化判斷土木工程材料的堅固耐久性。采用DIC全場應(yīng)變測量分析的方法，可精確給出裂縫發(fā)生的位置和起裂時間，從而得到混凝土結(jié)構(gòu)在高應(yīng)變率加載下，不同位置處的斷裂應(yīng)變及相應(yīng)應(yīng)變率，提升了測量效率和測量可靠性。

大型混凝土四點彎曲測試

混凝土結(jié)構(gòu)，因尺寸大、厚度厚、表面非均勻等特點，其力學(xué)性能的測量一直是業(yè)內(nèi)的棘手難題。

傳統(tǒng)方法采用千分表測量，不僅結(jié)構(gòu)笨重、操作復(fù)雜，而且難以布置在恰當(dāng)位置，無法保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。使用應(yīng)變片測量，只能獲得局部應(yīng)變數(shù)據(jù)，無法全面分析其變形和應(yīng)變。

采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，通過過非接觸的方式，實現(xiàn)大型混凝土材料任意標(biāo)距的變形和應(yīng)變測量，同時具備全場測量模塊，可基于全場散斑實現(xiàn)全場變形和應(yīng)變分析，從數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和全面性、操作便攜性等方面顛覆了傳統(tǒng)測量方法，為土木工程材料的力學(xué)性能測量提供了一個全新的解決方案。

抗彎性能-混凝土梁測試過程

傳統(tǒng)的應(yīng)變片、應(yīng)變儀測量方案，在實際測量過程中，需要人工現(xiàn)場在加載儀器下進行實時測量，人工安全方式存在隱患。

另外，傳統(tǒng)的應(yīng)變片布線繁瑣，對于大型混凝土結(jié)構(gòu)的布線，工作量大，且無法進行全場測量，難以對裂縫發(fā)生位置及演化過程進行測量。

采用XTDIC遠程非接觸式測量方案，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工測量和應(yīng)變和位移計的功能，可實現(xiàn)軸向變形和徑向變形同步測量，并對實時實驗數(shù)據(jù)進行分析處理。

大型混凝土測量幅面寬度為2.4m，采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，配備1200萬像素、4096*3000分辨率工業(yè)相機，使用12mm 定焦鏡頭，雙工業(yè)相機以不同幀率的速度進行實驗過程圖像采集。

四點彎曲圖像采集與數(shù)據(jù)處理

混凝土四點彎曲測試，分為前期預(yù)壓、每個階段的加載、持荷以及釋放回彈過程。每個階段XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)采用不同幀率圖像采集方式，在捕捉到完整實驗過程的前提下，盡量減少實驗采集數(shù)據(jù)。

比如在加載階段和最后的載荷釋放階段采用2s一張的幀率，在持荷階段采用了60s一張的采集幀率，同時根據(jù)位移計的反饋數(shù)據(jù)來對拍攝幀率優(yōu)化調(diào)整。

使用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)，可實時測量裂縫的寬度和混凝土結(jié)構(gòu)在加載下應(yīng)變的變化，通過XTDIC分析軟件計算輸出加載過程的位移場和應(yīng)變場。

1、位移計算和分析

由于四點彎曲加載方向為垂直地面的方向，因此通過XTDIC軟件計算，輸出在不同加載段的垂直方向的全場位移云圖數(shù)據(jù)。

同時在混凝土結(jié)構(gòu)中間部分選取等間距的7個點作為測量點，得出其Y方向在整個四點彎曲加載過程中的位移變化曲線圖。

從混凝土四點彎曲的加載過程，卸載負荷的過程，到靜置釋放的過程，基本的位移變化呈現(xiàn)出一個增加、減少和回彈的變化過程。

2、應(yīng)變計算和分析

測試過程中，XTDIC分析軟件輸出不同時刻全場應(yīng)變云圖，應(yīng)變場可以清晰反映混凝土裂紋產(chǎn)生和擴展過程，由于裂縫裂開主要為X方向，因此主要展示不同時刻X方向的全局應(yīng)變云圖。

紅色應(yīng)變集中區(qū)域為混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫位置，為了更好地觀測裂縫寬度演化，通過標(biāo)識具體位置的裂縫變化，對混凝土關(guān)鍵位置裂縫變化進行分析。

為了展示實際裂縫位置位移寬度變化，通過XTDIC分析軟件在云圖中分析實際裂縫底端與散斑左側(cè)邊界的實際距離，并描繪出裂縫實驗全程寬度變化曲線。

關(guān)鍵點1裂縫實驗全程寬度變化曲線

關(guān)鍵點2裂縫實驗全程寬度變化曲線

關(guān)鍵點3裂縫實驗全程寬度變化曲線

試件中央應(yīng)變計處的應(yīng)變數(shù)據(jù)

采用四點彎曲測試方法，基于數(shù)字圖像相關(guān)法（DIC），利用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)可以準(zhǔn)確地測得混凝土結(jié)構(gòu)在加載過程中的位移場和應(yīng)變場，并精確分析裂縫萌生及演化過程的具體數(shù)值，是一種既簡單又可靠的測量方案。

采用XTDIC三維全場應(yīng)變測量系統(tǒng)測試所獲得的大型混凝土裂縫寬度變化，與應(yīng)變計所測應(yīng)變數(shù)據(jù)基本相吻合，所得應(yīng)變數(shù)據(jù)指標(biāo)，與XTDIC測量的數(shù)據(jù)基本一致，同時可以實現(xiàn)非接觸式全場測試，輸出測量結(jié)果直觀、可信、可靠。