【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钢拱桥吊杆寿命检测，具体涉及一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法及相关产品。
技术介绍
1、钢拱桥由于其独特的结构特点和美观，在桥梁工程中得到了广泛的应用。在钢拱桥中，吊杆是关键的受力构件，其健康状况直接关系到桥梁的整体安全。然而，由于环境腐蚀、过载运营、材料老化等因素的影响，吊杆可能出现锈蚀、疲劳裂纹等损坏现象，严重威胁桥梁的安全运营。
2、目前，对于桥梁吊杆的健康监测主要依赖于传统的接触式检测技术，如电磁探伤、超声波探伤等。这些方法虽然在一定程度上可以评估吊杆的内部和表面损坏情况，但存在诸多不足，如检测过程繁琐、检测成本高、对环境条件要求严格等。此外，接触式检测方法通常需要对桥梁进行交通管制，影响桥梁的正常使用。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是对接触式检测难度较大，目的在于提供一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法及相关产品，实现了在非接触的情况下对吊杆的锈蚀损坏进行预测和分析。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，包括：
4、构建吊杆的锈蚀破损磁场函数，并通过锈蚀破损磁场函数获取任意锈蚀区域的总磁场强度测值；
5、通过磁场强度测值获得对应位置的吊杆锈蚀损失系数；
6、获取结构构件的抗力概率密度函数；
7、建立钢拱桥有限元模型，获得吊杆在组合载荷作用下的组合拉力值；
8、基于组合拉力值获得吊杆在广义效应下的载荷概率密
9、通过抗力概率密度函数和载荷概率密度函数获得吊杆锈蚀损坏概率；
10、设定损坏风险值，若吊杆锈蚀损坏概率大于损坏风险值，则设定吊杆处于损坏风险状态；否则设定吊杆处于非损坏风险状态。
11、具体地，吊杆的锈蚀破损磁场函数的方法包括：
12、确定吊杆锈蚀区域的位置，获取锈蚀区域的轴向长度和周向宽度；
13、确定锈蚀区域处吊杆的轴向拉力和径向应力；
14、计算获得磁场检测点与锈蚀区域的轴向上负磁荷之间的距离，计算获得磁场检测点与锈蚀区域的轴向上正磁荷之间的距离，计算获得磁场检测点与锈蚀区域的轴向下负磁荷之间的距离，计算获得磁场检测点与锈蚀区域的轴向下正磁荷之间的距离；
15、分别计算锈蚀区域在、、三个方向上的磁场强度测值、、，磁场强度测值的计算公式包括：
16、；
17、；
18、；
19、计算锈蚀区域的总磁场强度测值；
20、其中，为未锈蚀状态下锈蚀区域所在位置的轴向磁化强度，为未锈蚀状态下锈蚀区域所在位置的径向磁化强度，为锈蚀区域的磁通量，为吊杆的直径，为锈蚀区域中心与吊杆中轴线之间的连线与磁场检测点与吊杆中轴线之间的连线的夹角，为锈蚀区域中心的轴坐标，为锈蚀区域中心的轴坐标，为锈蚀区域中心的轴坐标。
21、可选地，距离、、、的计算方法包括：
22、以磁场检测点为原点，建立坐标系，其中轴与吊杆的中轴线平行；
23、确定磁场检测点与锈蚀区域的上下左右极值点的向量：
24、；
25、；
26、；
27、。
28、具体地，计算吊杆的锈蚀损失系数，其中，为未锈蚀的吊杆的磁场总强度平均值，为锈蚀区域的总磁场强度测值；
29、结构构件的抗力概率密度函数的获取方法包括：
30、确定钢拱桥的桥梁结构抗力影响因素：材料性能不确定性、结构构件几何参数不确定性、计算模式不确定性；
31、构建材料性能不确定性概率密度模型、结构构件几何参数不确定性概率密度模型、计算模式不确定性概率密度模型，并获得概率密度函数的偏度均值和异变系数，其中偏度均值和异变系数均按照轴心受拉构件取值；
32、利用间接法获得结构构件的抗力概率密度函数，其中，为未锈蚀的吊杆的理论抗力计算值，为钢拱桥承载的载荷水平，为自然常数。
33、具体地，组合载荷包括死载荷、活载荷、温度载荷和环境载荷，所述环境载荷为地质载荷、风载荷、冰雪载荷、自然灾害载荷和/或水载荷；
34、载荷概率密度函数为，其中，为组合载荷作用下吊杆的理论拉力值，为钢拱桥承载的载荷水平，为自然常数。
35、具体地，构建吊杆锈蚀损坏概率密度函数，，其中，为载荷水平为时通过抗力概率密度函数计算获得的抗力，为载荷水平为时通过抗力概率密度函数计算获得的载荷，为载荷水平为时的载荷概率密度函数。
36、可选地，确定锈蚀区域的方法包括：
37、通过无人机获取吊杆的高分辨率图像，并对图像进行预处理；
38、通过训练后的卷积神经网络模型识别出吊杆的锈蚀区域，并通过canny边缘检测算法获取锈蚀区域的初始轮廓；
39、在初始轮廓的基础上，利用轮廓检测算法获取锈蚀区域的实际轮廓；
40、使用矩形拟合算法对实际轮廓进行矩形拟合，并使拟合后的矩形的两条边平行于吊杆的中轴线；
41、拟合获得实际轮廓的最小外接矩形，并将其作为吊杆的锈蚀区域。
42、一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法。
43、一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法。
44、一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法。
45、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
46、本专利技术通过构建吊杆的锈蚀破损磁场函数，可以非接触地获取任意锈蚀区域的总磁场强度测值，通过获取结构构件的抗力概率密度函数，可以更准确地预测吊杆在实际工况下的抗力变化，通过建立钢拱桥有限元模型，并考虑组合载荷作用下的吊杆拉力，并构建载荷概率密度函数获得载荷概率密度分布，根据载荷概率密度函数和抗力概率密度函数计算吊杆锈蚀损坏概率，并通过设定的损坏风险值进行风险判断，对吊杆的健康状态进行预测。
47、本专利技术通过锈蚀破损磁场函数，实现了对吊杆锈蚀损失的非接触式检测，不仅避免了传统接触式检测方法可能带来的二次损伤，还能大幅减少检测对桥梁正常使用的影响，提高检测效率。
48、结合抗力概率密度函数和载荷概率密度函数，能够综合考虑材料性能、结构特性、载荷变化等多种因素，对吊杆的锈蚀损坏概率进行更为精确的预测，提升了损坏预测的可靠性和准确性。
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1.一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，吊杆的锈蚀破损磁场函数的方法包括：
3.根据权利要求2所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，距离、、、的计算方法包括：
4.根据权利要求1所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，计算吊杆的锈蚀损失系数，其中，为未锈蚀的吊杆的磁场总强度平均值，为锈蚀区域的总磁场强度测值；
5.根据权利要求1所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，组合载荷包括死载荷、活载荷、温度载荷和环境载荷，所述环境载荷为地质载荷、风载荷、冰雪载荷、自然灾害载荷和/或水载荷；
6.根据权利要求1所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，构建吊杆锈蚀损坏概率密度函数，，其中，为载荷水平为时通过抗力概率密度函数计算获得的抗力，为载荷水平为时通过抗力概率密度函数计算获得的载荷，为载荷水平为时的载荷概率密度函数。
7.根据权利要求2所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预
8.一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1-7中任意一项所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法。
...【技术特征摘要】
1.一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，吊杆的锈蚀破损磁场函数的方法包括：
3.根据权利要求2所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，距离、、、的计算方法包括：
4.根据权利要求1所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，计算吊杆的锈蚀损失系数，其中，为未锈蚀的吊杆的磁场总强度平均值，为锈蚀区域的总磁场强度测值；
5.根据权利要求1所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，组合载荷包括死载荷、活载荷、温度载荷和环境载荷，所述环境载荷为地质载荷、风载荷、冰雪载荷、自然灾害载荷和/或水载荷；
6.根据权利要求1所述的一种钢拱桥吊杆非接触式损坏预测方法，其特征在于，构建吊杆锈蚀损坏概率密度函数，，其中，为载荷水平为时通过抗力概率密...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋松科，肖林，权新蕊，彭友松，邵林，刘明刚，石恒俊，刘伟，杜桃明，曾仲，熊伦，苏伟，袁道云，李翱，
申请(专利权)人：四川省交通勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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