[發明專利]基于大數據的橋梁拉索鋼絲腐蝕程度智能自動測量平臺

有效

• 申請號: 202110903316.1
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113591355B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 陳嘉彥;陳德勝;馬毅榮
• 申請（專利權）人: 中山政數大數據科技有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/02;G06F119/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 周媛

本發明公開了一種基于大數據的橋梁拉索鋼絲腐蝕程度監測方法，其包括以下步驟：S1：建立拉索橋梁數字化的拉索橋云端數據庫；S2：建立橋梁拉索鋼絲蝕坑數字化的蝕坑云端數據庫；S3：使用測量儀器實時監測橋梁拉索鋼絲蝕坑的損傷參量；S4：建立本地數據庫分類儲存并分析所監測到的橋梁拉索鋼絲蝕坑的損傷參量；S5：確定所述蝕坑所等效的表面裂紋類型；S6：建立帶有等效表面裂紋的橋梁拉索鋼絲結構有限元模型，并通過該有限元模型計算出應力強度因子；S7：根據所述應力強度因子計算得出所監測的橋梁拉索鋼絲結構的剩余疲勞壽命；S8：根據所述的剩余疲勞壽命制定橋梁養護方案或進行風險預警。本發明可以提高監控拉索橋梁腐蝕程度的準確性。

技術領域

本發明涉及計算機大數據的技術領域，特別是涉及一種基于大數據的橋梁拉索鋼絲腐蝕程度監測方法及智能自動測量平臺。

背景技術

隨著我國交通行業的迅速發展，斜拉橋因其跨越能力強、構造簡明、施工方便等特點大量運用在基礎設施建設中，成為了跨越江河、峽谷和海灣的重要樞紐。而我國也逐步成為了世界上擁有斜拉橋最多的國家。斜拉橋是一種組合受力體系橋梁，斜拉橋將主梁所承受的恒載及活載通過斜拉索傳遞至索塔。作為體系中的主要承重構件，斜拉索必須具有高強度性能、抗疲勞性能、耐久性和良好的抗腐蝕性。通常斜拉索被認為受環境作用較為敏感的構件，而且，其耐久性則直接影響了橋梁整體使用壽命。拉索的保護分為鋼絲保護和拉索保護。當前大規模投入使用的斜拉橋是通過鋼材鍍鑄、填充防銹油脂、擠裹聚乙烯護套等方式來防止鋼絲腐蝕的。而其拉索大部分采用的是PE護套，其長期暴露在自然環境中，容易磨損破壞，這種情況極易導致腐蝕性介質通過縫隙進入拉索內部。拉索鋼絲常因遭到腐蝕介質的侵蝕而發生銹蝕，其中點蝕是最為常見且最危險的局部腐蝕形態。隨著腐蝕程度的不斷增加，拉索鋼絲的截面有效面積也隨之減少，這將嚴重影響斜拉索的工作安全，甚至會造成重大經濟損失和安全事故。

為了解決上述問題，中國專利CN108225906B公開了一種基于計算機視覺的拉索腐蝕監測識別與疲勞壽命評估方法。該種評估方法通過拉索錨固端的透時檢查窗，拍攝腐蝕高強鋼絲圖像，并從中提取圖像特征，然后對腐蝕程度評價模型建模，再對疲勞壽命特性能數評價模型建模，與人工加速腐蝕試驗下的鋼絲腐蝕疲勞性能退化狀態進行匹配，最終完成在役拉索的腐蝕狀態識別和疲勞壽命評估。通過該種方案，用戶提高了拉索腐蝕監測識別與疲勞壽命評估的自動化、智能化、準確性和魯棒性，為橋梁結構拉索腐蝕疲勞的自動監測與識別提供了一種良好的解決方案。

然而，實際中上述評估方法的判斷準確率還有待提高，通過采用上述的基于計算機視覺的拉索腐蝕監測識別與疲勞壽命評估方法對混凝土開裂和剝落、鋼筋暴露和屈曲的平均識別準確率在80%左右，其平均覆蓋率大于在88%左右。而且，上述方法在應對城市與區域大規模建筑群的多尺度、多視角圖像大數據的處理效率還需提高，以及在基于損傷物理信息特征的多源結構損傷普適化識別效率還存在不足。縱觀國內外拉索橋梁的各類事故案例，其中由于橋梁拉索產生疲勞裂紋而損壞為拉索橋梁發生事故的主要原因。在拉索橋梁的實際運營過程中，拉索承受的荷載的大小、方向是隨時間改變的，帶有損傷的拉索鋼絲在這種交變應力作用下容易發生疲勞破壞，而可以認為腐蝕加速了疲勞裂紋的萌生。經典的斷裂力學認為材料內的缺陷是客觀存在的，裂紋擴展是斷裂發生的主要原因，而裂紋端點的場強又決定了裂紋的失穩擴展。其中經典的斷裂力學采用斷裂參量來表征裂紋尖端區域的應力應變場強度。因此，通過對橋梁拉索蝕坑當量化研究，結合現有的實驗數據，以蝕坑的損傷參量為依據，通過完善腐蝕鋼絲的蝕坑等效方法以及研究蝕坑當量與拉索剩余壽命的關系，可以提高監控拉索橋梁腐蝕程度的準確性。

發明內容

基于此，有必要針對如何提高橋梁拉索鋼絲腐蝕程度的監控效率的問題，提供一種基于大數據的橋梁拉索鋼絲腐蝕程度監測方法。

一種基于大數據的橋梁拉索鋼絲腐蝕程度監測方法，包括以下步驟：

S1：建立拉索橋梁數字化的拉索橋云端數據庫；

S2：建立橋梁拉索鋼絲蝕坑數字化的蝕坑云端數據庫；