【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及建筑材料，具體為一種rc構件承載能力評估方法及系統。
技術介紹
1、鋼筋混凝土（rc）構件由于其優異的力學性能和廣泛的應用范圍，在現代建筑工程中扮演著至關重要的角色。rc構件不僅承受著建筑物的自重和使用荷載，還必須抵御地震、風等自然因素引起的外部荷載。因此，確保rc構件的安全性和功能性對于建筑結構的整體穩定性至關重要。隨著建筑物使用年限的增長以及外部環境的影響，rc構件可能會發生損傷，這些損傷若不及時檢測和處理，將嚴重影響結構的安全性和使用壽命。損傷檢測可以及時發現構件的損傷情況，而承載能力評估則可以定量分析損傷構件在當前狀態下的承載性能，為后續的維修加固提供科學依據。傳統rc構件損傷檢測方法主要包括視覺檢查、敲擊檢測、超聲波檢測等。這些方法各有優劣，但普遍存在效率低、精度不足或成本高昂的問題。隨著數字孿生技術結合了數值仿真模型和在線監測數據，為rc構件損傷檢測提供了一種新的思路和方法。
2、因此，研究一種有效的rc構件損傷檢測與承載能力評估方法和系統，對于保障建筑安全、延長建筑壽命具有重要的現實意義。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術提供了一種rc構件承載能力評估方法及系統，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種rc構件承載能力評估方法，包括以下步驟：
3、s1、構建基于rc構件的圖像數據圖；
4、收集帶有損傷的rc構件圖像，并利用labelme對圖像里不
5、s2、進行預處理和模型訓練；
6、先對rc構件圖像進行去噪處理，后利用圖像數據庫結合python語言訓練cnn模型；
7、s3、獲取待評估的rc構件的三維形貌；
8、基于掃描設備對已有的損傷rc構件進行掃描，利用訓練后的cnn模型對采集到的數據進行分析，識別構件的損傷特征，得到rc構件的三維形貌；
9、s4、進行映射重建；
10、基于掃描設備獲取損傷的深度信息，通過軟件導出掃描圖像的點云信息和坐標信息，對待評估的rc構件的三維形貌進行映射重建，得到待評估rc構件形貌映射重建結果；
11、s5、構建孿生模型；
12、根據待評估的rc構件的三維形貌映射重建結果，使用有限元分析方法構建rc構件的有限元幾何模型和材料模型的孿生模型；
13、s6、有限元模擬計算承載性能預測結果；
14、利用有限元參數化模擬方法，對待評估的rc構件的有限元幾何模型進行有限元模擬計算，得到待評估的rc構件的承載性能預測結果；
15、s7、分析rc構件的性能變化；
16、通過在孿生模型中模擬損傷的發生和發展趨勢，分析不同損傷狀態下構件的性能變化；
17、s8、進行rc構件的承載能力評估；
18、基于損傷模擬結果，評估構件的承載能力，確定其是否滿足安全使用要求，包括極限狀態分析、性能評估和風險評估。
19、進一步優化本技術方案，所述步驟s1中，rc構件圖像明確標出不同損傷的類別和名稱，公開數據集中包括原圖和mask文件；
20、在用labelme標注時：
21、不同損傷類別采用不同顏色進行標注；
22、labelme標注的圖片為json文件，并用python代碼將json文件轉換成mask文件。
23、進一步優化本技術方案，所述步驟s2中，預處理時，采用加權平均法和直方圖均衡化方法進行圖像的灰度化和圖像增強處理；
24、訓練cnn模型采用圖像分割算法，通過顏色、邊緣、灰度的特征將圖像劃分為多各子區域，通過利用算子判斷圖像灰度值的變化情況，從而找到圖像的邊緣點，還通過設置不同的灰度閾值，然后利用灰度直方圖來找到閾值法所需的分割閾值。
25、進一步優化本技術方案，所述步驟s3中，掃描設備為三維非接觸式激光掃描儀和單反相機，通過調整掃描儀位置和膠圈焦距，獲取不同角度和位置的物理圖像，得到待評估損傷構件的三維形貌。
26、進一步優化本技術方案，所述步驟s4中，損傷的深度信息在獲取時，包括以下流程：
27、預先張貼多個標定點；
28、掃描設備識別出標定點，確定標定點的點云坐標數據；
29、根據鏡頭距離構件的距離，基于點云坐標數據從而計算出每個點的具體深度。
30、進一步優化本技術方案，所述步驟s5中，有限元分析方法采用abaqus收集rc構件的設計參數、材料屬性、歷史維護記錄的信息，為模型的構建提供基礎數據；
31、構建rc構件的孿生模型的過程，具體如下：
32、數據收集：收集rc構件的設計參數、材料屬性、歷史維護記錄的信息；
33、模型建立：基于收集的數據，建立rc構件的有限元幾何模型和材料模型；
34、參數校準：通過與實際構件的對比測試，校準模型參數；
35、實時更新：集成傳感器數據，進行模型的實時更新，反映構件的實際工作狀態。
36、進一步優化本技術方案，所述步驟s6中，有限元模擬計算，具體包括：
37、基于rc構件的有限元孿生模型，設置材料屬性，施加荷載及邊界條件，并進行有限元數值模擬，得到待評估的rc構件的承載性能預測結果。
38、進一步優化本技術方案，所述步驟s8中，評估構件的承載能力時，包括以下具體流程：
39、預處理與分析：對孿生模型中模擬得到的數據進行預處理，消除噪聲和異常值，運用統計方法分析構件的損傷模式和發展趨勢；
40、承載能力計算：依據rc構件的材料屬性、幾何參數和損傷狀態，采用結構分析方法計算其承載能力，如對于受彎構件，采用彎矩-曲率分析方法評估其極限承載狀態；
41、安全系數評估：結合構件的使用環境和荷載特性，確定安全系數，評估構件在不同工況下的安全性，安全系數的確定符合行業相關標準；
42、維護與加固建議：根據承載性能預測結果，提出構件的維護和加固建議，對于承載能力不足的構件，建議采取適當的加固措施，如增加配筋、使用預應力技術；
43、長期監測計劃：建立長期的監測計劃，定期對rc構件進行損傷檢測和承載能力評估，實時掌握構件的性能變化，為結構的全壽命周期管理提供數據支持；
44、承載能力計算中，考慮裂縫影響下的承載能力變化，設計基于損傷修正的彎矩-曲率關系模型，模型如下所示：
45、；
46、其中，為損傷修正后的彎矩；為無損傷狀態下的初始極限彎矩；為與材料特性相關的調整系數；為損傷區域內的裂縫數量；為構件總裂縫數量；為損傷修正后的曲率；為無損傷狀態下的初始曲率；為與構件幾何特性相關的調整系數；為損傷寬度，如裂縫或剝落的寬度；為本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種RC構件承載能力評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種RC構件承載能力評估方法，其特征在于，所述步驟S1中，RC構件圖像明確標出不同損傷的類別和名稱，公開數據集中包括原圖和mask文件；
3.根據權利要求1所述的一種RC構件承載能力評估方法，其特征在于，所述步驟S2中，預處理時，采用加權平均法和直方圖均衡化方法進行圖像的灰度化和圖像增強處理；
4.根據權利要求1所述的一種RC構件承載能力評估方法，其特征在于，所述步驟S3中，掃描設備為三維非接觸式激光掃描儀和單反相機，通過調整掃描儀位置和膠圈焦距，獲取不同角度和位置的物理圖像，得到待評估損傷構件的三維形貌。
5.根據權利要求1所述的一種RC構件承載能力評估方法，其特征在于，所述步驟S4中，損傷的深度信息在獲取時，包括以下流程：
6.根據權利要求1所述的一種RC構件承載能力評估方法，其特征在于，所述步驟S5中，有限元分析方法采用Abaqus收集RC構件的設計參數、材料屬性、歷史維護記錄的信息，為模型的構建提供基礎數據；
7.根
8.根據權利要求1所述的一種RC構件承載能力評估方法，其特征在于，所述步驟S8中，評估構件的承載能力時，包括以下具體流程：
9.一種RC構件承載能力評估系統，基于權利要求1-8任一項所述的RC構件承載能力評估方法進行構建，其特征在于，包括掃描模塊、指標模塊、映射重建模塊、幾何模型模塊、數值模擬模塊以及評估模塊。
10.根據權利要求9所述的一種RC構件承載能力評估系統，其特征在于，所述系統中：
...【技術特征摘要】
1.一種rc構件承載能力評估方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種rc構件承載能力評估方法，其特征在于，所述步驟s1中，rc構件圖像明確標出不同損傷的類別和名稱，公開數據集中包括原圖和mask文件；
3.根據權利要求1所述的一種rc構件承載能力評估方法，其特征在于，所述步驟s2中，預處理時，采用加權平均法和直方圖均衡化方法進行圖像的灰度化和圖像增強處理；
4.根據權利要求1所述的一種rc構件承載能力評估方法，其特征在于，所述步驟s3中，掃描設備為三維非接觸式激光掃描儀和單反相機，通過調整掃描儀位置和膠圈焦距，獲取不同角度和位置的物理圖像，得到待評估損傷構件的三維形貌。
5.根據權利要求1所述的一種rc構件承載能力評估方法，其特征在于，所述步驟s4中，損傷的深度信息在獲取時，包括以下流...
【專利技術屬性】
技術研發人員：薛皓，鄭理，郭書召，劉華光，梁超，于云龍，王迎港，隋?，
申請(專利權)人：西安建筑科大工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：
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