【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及壽命預測，尤其涉及?一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法。
技術介紹
1、港口基礎設施是經濟社會發展的重要交通保證，準確的感知和可靠的維護是保證和延長設施使用壽命的根本，也是提高運營安全的最重要前提。針對氯離子腐蝕導致設施結構性能下降、使用壽命降低的問題，利用陣列式氯離子傳感器，可及時、有效、準確的感知相關部位的損傷、劣化，并進行針對性維修加固，延長設施的使用壽命。氯離子侵蝕是引起鋼筋混凝土結構劣化的主要原因之一。當混凝土中的氯離子濃度超過某一臨界值時，會破壞鋼筋表面的鈍化膜，使鋼筋發生腐蝕。這一過程不僅降低了鋼筋的承載能力，還可能導致混凝土結構出現裂縫，進一步加速腐蝕進程。因此，控制和監測混凝土中氯離子的濃度對于防止鋼筋腐蝕至關重要。
2、目前，基于氯離子濃度監測的混凝土結構壽命預測方法主要包括以下幾個步驟：監測點布置、監測設備、數據采集與處理、建模與預測；根據采集到的數據，分析氯離子在混凝土中的擴散行為。幫助預測氯離子達到鋼筋臨界濃度所需的時間，從而評估結構的剩余壽命。盡管現有的混凝土結構壽命預測方法取得了一定的進展，但監測點選擇的局限性。當前的監測點選擇主要依賴于經驗判斷，缺乏系統的理論支持。不同位置的監測點數據可能存在較大的差異，難以全面反映整個結構的狀態。例如，某些區域可能更容易受到氯離子侵蝕，而其他區域則相對穩定。如果監測點選擇不當，可能會導致監測數據的代表性不足，從而影響壽命預測的準確性。
技術實現思路
1、為了解決上述技術問題
2、步驟1，在混凝土結構的主侵蝕部位布設若干布設監測點；
3、步驟11，通過三維模型對混凝土結構進行三維建模，獲得混凝土結構的三維幾何形狀和尺寸；根據混凝土結構的三維幾何形狀和尺寸確定初始侵蝕部位；
4、步驟12，通過三維模型獲取初始侵蝕部位的所有坐標位置，并基于每個坐標位置計算初始侵蝕部位的綜合評估值；構建第一閾值，將大于第一閾值的綜合評估值所對應的初始侵蝕部位確定為主侵蝕部位；將小于等于第一閾值的綜合評估值所對應的初始侵蝕部位剔除；
5、步驟13，在主侵蝕部位處設置若干監測點，并確定監測點的三維坐標；
6、步驟14，對三維坐標進行校驗，得到校驗通過的三維坐標，將校驗通過的三維坐標對應的監測點確定為布設監測點；
7、步驟2，通過陣列式感知氯離子傳感器采集布設監測點的氯離子濃度；
8、步驟3，對監測得到的氯離子濃度進行預處理；
9、步驟4，基于預處理后的氯離子濃度，分析氯離子在混凝土結構中的擴散行為，并評估混凝土結構的剩余壽命并生成壽命預測報告。
10、進一步地，基于每個坐標位置計算初始侵蝕部位的綜合評估值，包括：
11、步驟121，獲取每個坐標位置的氯離子濃度；
12、步驟122，獲取每個坐標位置與海平面的距離；
13、步驟123，獲取每個坐標位置的曲率；
14、步驟124，獲取每個坐標位置的混凝土保護層厚度；
15、步驟125，基于每個坐標位置的氯離子濃度、每個坐標位置與海平面的距離、每個坐標位置的曲率、每個坐標位置的混凝土保護層厚度，構建數學模型，計算綜合評估值。
16、進一步地，對三維坐標進行校驗，包括：
17、步驟141，在每個監測點的附近選取若干鄰近監測點，得到鄰近監測點的鄰近三維坐標；
18、步驟142，計算鄰近三維坐標的平均坐標值；
19、步驟143，計算每個監測點的三維坐標與平均坐標值的偏差值；
20、步驟144，構建第二閾值，當當前監測點任意方向的坐標與平均坐標值的偏差值大于第二閾值，則代表當前監測點校驗未通過，將當前監測點剔除；當當前監測點任意方向的坐標與平均坐標值的偏差值小于等于第二閾值，則代表當前監測點校驗通過，將保留當前監測點。
21、進一步地，所述數學模型為：
22、；
23、式中，代表初始侵蝕部位的第k個坐標位置的綜合評估值，代表初始侵蝕部位的第k個坐標位置與海平面s的距離，代表初始侵蝕部位的第k個坐標位置的曲率，代表初始侵蝕部位的第k個坐標位置混凝土保護層厚度，、、分別代表權重系數。
24、進一步地，基于初始侵蝕部位的坐標位置構建曲面函數，計算曲面函數在初始侵蝕部位的第k個坐標位置的偏導數得到梯度向量，根據梯度向量得到梯度長度；計算曲面函數在初始侵蝕部位的第k個坐標位置的拉普拉斯算子，根據梯度長度、拉普拉斯算子得到初始侵蝕部位的第k個坐標位置的曲率。
25、進一步地，曲率的計算公式為：
26、；
27、式中，代表拉普拉斯算子，代表曲面函數f在初始侵蝕部位的第k個坐標位置的偏導數得到梯度向量，代表梯度向量的長度。
28、進一步地，計算鄰近三維坐標的平均坐標值的公式為：
29、；
30、式中，代表所有鄰近監測點的x坐標在x方向的平均坐標值，代表所有鄰近監測點的y坐標在y方向的平均坐標值，代表所有鄰近監測點的z坐標在z方向的平均坐標值，代表第i個鄰近監測點的x坐標值，代表第i個鄰近監測點的y坐標值，代表第i個鄰近監測點的z坐標值，n代表鄰近監測點的最大數量。
31、進一步地，偏差值的公式為：
32、；
33、；
34、；
35、式中，代表每個監測點的三維坐標與平均坐標值的偏差值，代表第j個監測點的三維坐標。
36、本專利技術實施例具有以下技術效果：
37、本專利技術對現有混凝土結構的關鍵部位作為初始侵蝕部位，并三維建模得到所有坐標位置來計算初始侵蝕部位的綜合評估值，結合第一閾值確定主侵蝕部位，在主侵蝕部位處設置若干監測點并確定監測點三維坐標，對三維坐標進行校驗，將通過校驗的監測點保留作為布設監測點，未通過校驗的監測點進行剔除。這種方法不僅提高了監測點布置的科學性和準確性，還能有效避免因監測點選擇不當而導致的數據代表性不足問題。通過精確識別和評估主侵蝕部位，可以更早地發現潛在的侵蝕風險，及時采取預防和維護措施，從而顯著提升混凝土結構的使用壽命和安全性。此外，三維建模和綜合評估值的計算方法為后續的氯離子濃度監測和壽命預測提供了可靠的基礎數據，增強了整個監測系統的可靠性和有效性。
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1.一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的?一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，基于每個坐標位置計算初始侵蝕部位的綜合評估值，包括：
3.根據權利要求1所述的?一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，對三維坐標進行校驗，包括：
4.根據權利要求2所述的?一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，所述數學模型為：
5.根據權利要求4所述的一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，基于初始侵蝕部位的坐標位置構建曲面函數，計算曲面函數在初始侵蝕部位的第k個坐標位置的偏導數得到梯度向量，根據梯度向量得到梯度長度；計算曲面函數在初始侵蝕部位的第k個坐標位置的拉普拉斯算子，根據梯度長度、拉普拉斯算子得到初始侵蝕部位的第k個坐標位置的曲率。
6.根據權利要求5所述的?一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，曲率的計算公式為：
7.根據權利要求3所述
8.根據權利要求3所述的一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，偏差值的公式為：
...【技術特征摘要】
1.一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的?一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，基于每個坐標位置計算初始侵蝕部位的綜合評估值，包括：
3.根據權利要求1所述的?一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，對三維坐標進行校驗，包括：
4.根據權利要求2所述的?一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，所述數學模型為：
5.根據權利要求4所述的一種基于氯離子濃度監測的港口混凝土結構壽命預測方法，其特征在于，基于初始侵蝕部位的坐標位置構...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張文嘉，畢金強，張智鵬，鮑可馨，秦柳，許家帥，
申請(專利權)人：交通運輸部天津水運工程科學研究所，
類型：發明
國別省市：
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