[發(fā)明專(zhuān)利]一種鋼橋結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)估方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010934875.4
• 申請(qǐng)日: 2020-09-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111795978B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧露;香超;王維;史鵬;許紹鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/95
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/95;G01N3/06;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 巴翠昆

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種鋼橋結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)估方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，包括：采集鋼橋表面各類(lèi)病害圖像和不同受力及疲勞狀態(tài)下的各構(gòu)件表面顯微圖像；以各類(lèi)病害圖像為輸入，以病害種類(lèi)及損傷程度為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練結(jié)構(gòu)病害分類(lèi)及損傷評(píng)估模型；以顯微圖像為輸入，以鋼材種類(lèi)、疲勞壽命及應(yīng)力識(shí)別為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練鋼材分類(lèi)及應(yīng)力評(píng)估模型和鋼材分類(lèi)及疲勞狀態(tài)評(píng)估模型；利用多鏡頭鋼橋爬壁機(jī)器人定時(shí)定點(diǎn)檢測(cè)圖像的采集；將檢測(cè)圖像分別輸入對(duì)應(yīng)的上述評(píng)估模型中，分別得出病害損傷程度、應(yīng)力狀態(tài)、疲勞狀態(tài)的預(yù)測(cè)評(píng)分結(jié)果，依據(jù)各構(gòu)件的三個(gè)評(píng)估分?jǐn)?shù)加權(quán)求和后得到鋼橋結(jié)構(gòu)整體健康狀態(tài)評(píng)分。這樣安全有效、操作簡(jiǎn)便、精度更高、智能化程度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋼橋結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)估方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

橋梁工程結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期使用中，在環(huán)境侵蝕、材料老化、負(fù)荷作用疲勞效應(yīng)、各種振動(dòng)效應(yīng)及自然災(zāi)害等多種不利因素的共同作用下，將會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的損傷積累，使其承受正常荷載、抵抗外界環(huán)境作用的能力下降，進(jìn)而降低結(jié)構(gòu)使用壽命，在某些極端情況下甚至發(fā)生災(zāi)難性的事故。由此而引起的一系列問(wèn)題都需要花費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行檢測(cè)、維修和加固來(lái)解決，因此需要對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的整體健康狀態(tài)進(jìn)行快速準(zhǔn)確的評(píng)估，以保證該工程處于安全使用條件下。

由于目前的橋梁結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)估方法（包括荷載試驗(yàn)法、外觀觀測(cè)法、層次分析法、橋梁監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)法、打分排序法等）的檢測(cè)結(jié)果所受影響因素較多，需要消耗大量的人力物力，檢測(cè)精度較低。例如，橋梁病害的檢測(cè)在很大程度上仍然依賴(lài)于人工檢測(cè)、人工識(shí)別病害和傳統(tǒng)檢測(cè)儀器，且容易受主觀因素的影響，檢測(cè)效率低；工作應(yīng)力的檢測(cè)在很大程度上也依賴(lài)于研究人員的操作及經(jīng)驗(yàn)，在絕對(duì)應(yīng)力的定量檢測(cè)方面還存在一定難度，無(wú)法對(duì)現(xiàn)有橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行有效的評(píng)估；橋梁疲勞狀態(tài)計(jì)算主要還是在設(shè)計(jì)階段，無(wú)法對(duì)施工狀況、運(yùn)營(yíng)荷載、周?chē)h(huán)境等做到精準(zhǔn)考慮。

因此，如何設(shè)計(jì)一種橋梁結(jié)構(gòu)整體健康狀態(tài)評(píng)估的方法，能夠提高構(gòu)件檢測(cè)效率，減少檢測(cè)誤差，降低成本，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋼橋結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)估方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，安全有效、操作簡(jiǎn)便、精度更高、智能化程度高，有效緩解人工檢測(cè)成本高、效率低、主觀性強(qiáng)等缺點(diǎn)。其具體方案如下：

一種鋼橋結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)估方法，包括：

采集鋼橋表面各類(lèi)病害圖像，通過(guò)圖像處理標(biāo)記結(jié)構(gòu)表面病害種類(lèi)及損傷程度，并對(duì)各類(lèi)等級(jí)的鋼橋構(gòu)件進(jìn)行靜力及疲勞加載試驗(yàn)，采集不同受力狀態(tài)及疲勞狀態(tài)下的各構(gòu)件表面顯微圖像；

以鋼橋表面各類(lèi)病害圖像為輸入，以病害種類(lèi)及損傷程度為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練結(jié)構(gòu)病害分類(lèi)及損傷評(píng)估模型；所述結(jié)構(gòu)病害分類(lèi)及損傷評(píng)估模型用于對(duì)病害損傷程度進(jìn)行評(píng)估并評(píng)分；

以各構(gòu)件表面顯微圖像為輸入，以鋼材種類(lèi)及應(yīng)力識(shí)別為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練鋼材分類(lèi)及應(yīng)力評(píng)估模型；所述鋼材分類(lèi)及應(yīng)力評(píng)估模型用于根據(jù)應(yīng)力識(shí)別結(jié)果與對(duì)應(yīng)種類(lèi)的鋼材性能比較后對(duì)應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行評(píng)分；

以各構(gòu)件表面顯微圖像為輸入，以鋼材種類(lèi)及疲勞壽命識(shí)別為輸出，構(gòu)建并訓(xùn)練鋼材分類(lèi)及疲勞狀態(tài)評(píng)估模型；所述鋼材分類(lèi)及疲勞狀態(tài)評(píng)估模型用于根據(jù)疲勞識(shí)別結(jié)果與對(duì)應(yīng)種類(lèi)的鋼材性能比較后對(duì)疲勞狀態(tài)進(jìn)行評(píng)分；

利用多鏡頭鋼橋爬壁機(jī)器人在鋼橋構(gòu)件表面行進(jìn)，進(jìn)行定時(shí)定點(diǎn)檢測(cè)圖像的采集；

將采集的所述檢測(cè)圖像分別輸入對(duì)應(yīng)的上述評(píng)估模型中，分別得出病害損傷程度、應(yīng)力狀態(tài)、疲勞狀態(tài)的預(yù)測(cè)評(píng)分結(jié)果，依據(jù)各構(gòu)件的三個(gè)評(píng)估分?jǐn)?shù)加權(quán)求和后得到鋼橋結(jié)構(gòu)整體健康狀態(tài)評(píng)分。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述鋼橋結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)估方法中，所述病害種類(lèi)包括腐蝕和裂紋；構(gòu)件表面腐蝕的損傷程度的量化依據(jù)為累積腐蝕面積占圖像總面積的比例；構(gòu)件表面裂紋的損傷程度的量化依據(jù)為焊縫裂紋長(zhǎng)度。