CN108304629A - 一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法 - Google Patents

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王海航
王鸥
冯卓新
孙鑫
何亚梦
卢玉婷
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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Abstract

本发明公开了一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，计算公式为：R＝1+RS，其中R为粗糙度，RS为扩面度，所述扩面度RS由工程构筑物基础表面的实际面积AS和基础表面的几何面积AG计算得到：工程构筑物基础表面实际面积AS的测定是本发明得以实施的关键，选取若干几何规则形状表面并采用3D扫描仪进行扫描，将所得3D图像导入3D‑Max后，获取实际面积AS并最终得到粗糙度R。本发明简单易懂、实用性强，能够更精准地测量工程构筑物基础表面的粗糙度，以更好地评价土与构筑物基础表面的相互作用机制。

Description

一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法
技术领域
本发明属于工程构筑物基础设计领域，具体地说，涉及一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法。
背景技术
寒区的工程构筑物基础表面所受的冻胀力是冻土与基础表面相互作用力，为研究中的热点问题，而基础表面粗糙度又是切向冻胀力有别于法向、水平冻胀力特有的影响因素，也是土面作用强度的主要影响因素之一，对切向冻胀力影响极大。因此，对于工程构筑物基础表面粗糙度的准确评定十分必要。
然而，现有的对于工程构筑物基础表面粗糙度的定量评价，不同学者及研究人员所采用的标准并不一致。
(1)采用接触面齿形峰谷距分别定义工程构筑物基础表面粗糙度；
(2)采用取样长度等于砂土平均粒径时的最大峰谷距定义基础表面的粗糙度，粗糙度与砂土平均粒径之比定义接触面的相对粗糙度；
(3)将粗糙表面的凹凸曲线与基准线围成的面积总和与基准线长度之比作为混凝土表面粗糙度定义，该方法实际是基于灌砂法。
以上三种粗糙度的定义各有依据，但总体上用于室内试验研究较为方便，而对于实际工程构筑物基础表面，具有纹路走势复杂、表面缺陷分布随机以及取样不便等特点，上述方法的现场实践性不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种通俗易懂、过程简单、实用性强的工程构筑物基础表面粗糙度界定方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，其特征在于：所述界定方法计算公式为：R＝1+RS，其中R为粗糙度，RS为扩面度，
式中，所述扩面度RS由工程构筑物基础表面的实际面积AS和基础表面的几何面积AG计算得到，其计算公式为：
所述基础表面的实际面积AS和基础表面的几何面积AG，均采用在工程构筑物的基础表面圈定规则几何形状的方法来确定。
作为限定，所述的扩面度RS和粗糙度R均为无量纲纯数。
作为限定，所述的几何规则形状包含长方形、正方形或圆形。
作为限定，所述基础表面的几何面积AG的界定方法为：
首先，随机选定至少三处工程构筑物的基础表面区域，进行适当的除尘处理，且除尘后所述基础表面的外形不变，之后在所述基础表面的区域内圈定规则几何形状；其次，测量所述规则几何形状的外围尺寸，计算得到所述规则几何形状的几何面积AG。
作为限定，所述基础表面的实际面积AS的界定方法为：
首先，使用3D扫描仪对所述规则几何形状的区域进行扫描，将扫描的真实图像记录保存；其次，将所述图像通过软件接口导入3D-Max，通过图形优化进行外形表面积计算即得所述规则几何形状的实际面积AS。
作为限定，所述3D扫描仪用于扫描工程构筑物内圈定的所述规则几何形状区域的三维立体形状，并将所得三维图像导入图像处理软件3D-Max，测量所述规则几何形状区域的实际面积。
作为限定，所述3D扫描仪是对所圈定的所述规则几何形状区域进行有效扫描，且所扫描的特征面不少于三个，并采用加权平均的计算方法最终得到所述基础表面的实际面积AS。
采用上述界定方法所产生的有益效果在于：在土面作用分析中，工程构筑物基础表面与土面接触面的面积在一定程度上反映了土面作用强度，而采用本发明粗糙度的界定方法所得到的工程构筑物基础表面的粗糙度，可以直观反映出工程构筑物基础表面与土面接触面积大小，从而判断出工程构筑物基础表面所受土面的作用强度；根据接触面力学特性，粗糙度越大，工程构筑物的粗糙接触面所受的切向冻胀力越大，反之越小；同时，本发明弥补了以往现场实际工程构筑物基础表面粗糙度界定方法的不便之处。本发明中粗糙度界定方法简单明了，测定方式方便快捷，工程技术人员可以快速理解并掌握。
具体实施例
实施例 一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法
本发明公开了一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，其计算公式为：R＝1+RS；其中，R为粗糙度，RS为扩面度；
式中，扩面度RS由工程构筑物基础表面的实际面积AS和基础表面的几何面积AG计算得到，其计算公式为：
此界定方法的计算公式为首次提出并定义，且独立和区别于已有的粗糙度概念和界定方法。
基础表面的实际面积AS和基础表面的几何面积AG，均采用在工程构筑物的基础表面圈定规则几何形状的方法来确定，其中规则几何形状为长方形、正方形、圆形等各类平面几何图形，其理想面积为此圈定的平面几何图形的面积，理想面积可通过教科书中记载的公式导出。
扩面度RS和粗糙度R分别为基于理想光滑表面上的百分比值和百分比增量值，二者均为为无量纲纯数。
工程构筑物基础表面的实际面积AS为所圈定的规则几何形状范围内的真实面积，其真实面积为将所圈定的规则几何形状内所有裸露在外的平面和曲面的面积总和；
基础表面的实际面积AS的界定方法为：
首先，使用3D扫描仪对规则几何形状的区域进行扫描，将扫描的真实图像记录保存；其次，将图像通过软件接口导入3D-Max，通过图形优化进行外形表面积计算即得规则几何形状的实际面积AS。
其中，3D扫描仪用于扫描工程构筑物内圈定的规则几何形状区域的三维立体形状，并将所得三维图像导入图像处理软件3D-Max，测量规则几何形状区域的实际面积；
3D扫描是对所圈定的规则几何形状区域进行有效扫描，且所扫描的特征面不少于三个，并采用加权平均的计算方法最终得到基础表面的实际面积AS。
工程构筑物基础表面的几何面积AG为所圈定的规则几何形状的光滑表面面积，即理想面积；
基础表面的几何面积AG的界定方法为：
首先，随机选定至少三处工程构筑物的基础表面区域，进行适当的除尘处理，且除尘后基础表面的外形不变，之后在基础表面的区域内圈定规则几何形状；其次，测量规则几何形状的外围尺寸，计算得到规则几何形状的几何面积AG。
通过上述的测量方式得到AS和AG，代入计算扩面度的公式：
得出扩面度RS，之后将所得的扩面度RS代入粗糙度的计算公式：R＝1+RS，最终得出粗糙度R。
本发明以土面与结构接触面作用的关键词“接触面”为出发点，提出了一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，本发明不仅可应用于室内试验研究，对于现场工程构筑物表面的粗糙度界定与测定应用也是十分方便，同时也为工程构筑物基础设计领域的粗糙度界定方法体系增加新内容。
本实施例仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明所作的其它形式的限定，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述技术内容作为启示加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但凡是未脱离本发明权利要求的技术实质，对以上实施例所作出的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，其特征在于：所述界定方法计算公式为：R＝1+RS，其中R为粗糙度，RS为扩面度，
式中，所述扩面度RS由工程构筑物基础表面的实际面积AS和基础表面的几何面积AG计算得到，其计算公式为：
所述基础表面的实际面积AS和基础表面的几何面积AG，均采用在工程构筑物的基础表面圈定规则几何形状的方法来确定。
2.根据权利要求1所述的一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，其特征在于：所述的扩面度RS和粗糙度R均为无量纲纯数。
3.根据权利要求1所述的一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，其特征在于：所述的几何规则形状包含长方形、正方形或圆形。
4.根据权利要求1所述的一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，其特征在于：所述基础表面的几何面积AG的界定方法为：
首先，随机选定至少三处工程构筑物的基础表面区域，进行适当的除尘处理，且除尘后所述基础表面的外形不变，之后在所述基础表面的区域内圈定规则几何形状；其次，测量所述规则几何形状的外围尺寸，计算得到所述规则几何形状的几何面积AG。
5.根据权利要求1所述的一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，其特征在于：所述基础表面的实际面积AS的界定方法为：
首先，使用3D扫描仪对所述规则几何形状的区域进行扫描，将扫描的真实图像记录保存；其次，将所述图像通过软件接口导入3D-Max，通过图形优化进行外形表面积计算即得所述规则几何形状的实际面积AS。
6.根据权利要求5所述的一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，其特征在于：所述3D扫描仪用于扫描工程构筑物内圈定的所述规则几何形状区域的三维立体形状，并将所得三维图像导入图像处理软件3D-Max，测量所述规则几何形状区域的实际面积。
7.根据权利要求5所述的一种工程构筑物基础表面粗糙度界定方法，其特征在于：所述3D扫描仪是对所圈定的所述规则几何形状区域进行有效扫描，且所扫描的特征面不少于三个，并采用加权平均的计算方法最终得到所述基础表面的实际面积AS。
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