在工程实际应用中，混凝土材料的力学特性，混凝土梁抗弯刚度对于梁极限承载力是一个重要的指标，其受力损伤演化过程一直是力学、材料领域的科研热点。

三点弯曲实验是力学领域最为常见的一种实验方法，用于评估材料的弯曲力学性能，包括抗弯强度、最大挠度以及弯曲力-饶度曲线等关键参数。

3D-DIC应变测量技术的应用

混凝土的各向异性对其力学性能具有重要影响。传统测量是在表面安装电阻应变片测量，这种方法测量工作繁琐，易受贴片质量和环境温度等影响，且无法进行全场测量。

为研究荷载作用下压力强度变化对大型混凝土梁力学性能的影响，通过三点弯曲加载，对大型混凝土结构件抗弯性能试验探究，采用新拓三维3D-DIC三维全场应变测量系统，获取位移场、应变场，以及裂纹扩展的趋势。

三点弯曲3D-DIC测试试验方案

3D-DIC三维全场应变测量系统测量头包括1200万像素工业相机、镜头、横梁等部分。针对大型混凝土梁3m测量视场，3D-DIC测量仪器工业相机镜头配备12mm定焦镜头，畸变小、成像质量高，测量头测量视野为3mX1m，测量精度0.1mm。

大型混凝土梁散斑制备

混凝土梁散斑制备

现场3D-DIC测量设备布置

3D-DIC测量数据采集

采用新拓三维3D-DIC全场应变测量技术，对大型混凝土结构件三点弯曲实验进行数据采集和计算，主要采集视场范围为距离混凝土梁跨中1m至4m、3000mm*1000mm视野范围内的应变和位移数据。

在三点弯曲试验过程中，根据需要求尽可能采集距离跨中位置区域的变化数据，采用单镜头二维3D-DIC采集模式，将采集相机与被测物水平对齐，保证其在空间内物平面和相机平面为平行的关系，确保数据的准确和有效。

3D-DIC实验数据分析

在实际三点弯曲加载数据采集过程中，截取5个关键阶段压力增加应变场测量呈现，阶段分别为590MPa、930MPa、1500MPa、2115MPa、2750 MPa。

3D-DIC测量位移数据

分别选取大型混凝土梁共八个关键点Y方向位移数据和曲线图，这八个点的位置分别为距离跨中1m，2m，3m，4m的顶部和底部点唯一数据。八个点的分布和标号如下图所示为point 0-point 7，从曲线图可看出，点唯一变化趋势一致。

3D-DIC应变测量取点位置分布图

3D-DIC测量应变数据

将几个压力阶段与其应变图一一对应，并且坐标系和比例尺全部统一为0-1%的应变全局范围。以下为每个加载阶段结束后对应云图和实物对比云图。

从3D-DIC软件输出的应变云图可以看到聚集在底部的应变开始出现集中，然后开始出现向模型上部的延伸，到最后呈现条状的应变分布，展现了混凝土梁加载裂纹扩展的一个过程。

抗弯刚度对于混凝土梁极限承载力是一个重要的指标，对刚度退化规律的研究有利于对混凝土梁极限承载力进行预测，对混凝土材料在土木工程中的应用具有一定的积极作用。

采用新拓三维3D-DIC三维全场应变技术对大型混凝土梁三点弯曲进行测量，可以清晰地记录结构关键位置的变形和裂纹扩展，呈现应力应变集中区域，从而对结构受力变形指标进行快速评估，实验结果有助于优化建筑结构设计，提升建筑工程质量。