本發(fā)明涉及橋梁工程，尤其涉及一種鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、鋼橋面鋪裝層因其優(yōu)良的承載能力被廣泛應(yīng)用，但在長期的動態(tài)載荷和環(huán)境因素作用下，易產(chǎn)生裂縫。尤其在重載車輛頻繁通行的區(qū)域，裂縫更易集中出現(xiàn)。如果不及時修復(fù)，裂縫將導(dǎo)致鋪裝層進一步劣化，甚至威脅橋梁的整體結(jié)構(gòu)安全。因此，識別易損傷區(qū)域并監(jiān)測裂縫，是橋梁維護的關(guān)鍵。

2、現(xiàn)有技術(shù)主要依賴人工檢查和表面檢測設(shè)備，無法準(zhǔn)確預(yù)測裂縫的演化趨勢和剩余壽命，也難以有效識別易損傷區(qū)域，導(dǎo)致維護策略滯后。傳統(tǒng)裂縫修復(fù)通常在裂縫擴展后進行，增加了維護成本，縮短了橋梁的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法及裝置，可準(zhǔn)確預(yù)測裂縫的演化趨勢，快速識別橋梁易損傷區(qū)域并計算裂縫的剩余壽命，從而有助于提高橋梁維護的效率和安全性。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法，包括：

4、確定裂縫的特征數(shù)據(jù)，所述特征數(shù)據(jù)包括裂縫長度、裂縫寬度以及環(huán)境參數(shù)；

5、對所述特征數(shù)據(jù)進行動態(tài)采集并構(gòu)建特征數(shù)據(jù)集；

6、基于所述特征數(shù)據(jù)集，采用多元回歸分析方法構(gòu)建裂縫演化時變模型；

7、基于所述裂縫演化時變模型，計算裂縫到達(dá)安全閾值的時間，得到裂縫壽命。

8、可選的，所述環(huán)境參數(shù)包括環(huán)境溫度和車輛軸次。

9、可選的，所述采用多元回歸分析方法構(gòu)建裂縫演化時變模型包括：

10、以裂縫寬度為裂縫壽命快速計算的基準(zhǔn)，構(gòu)建裂縫寬度的演化時變模型：

11、；

12、式中，分別為時刻的裂縫寬度、環(huán)境溫度、車輛軸次；為初始裂縫寬度，為回歸系數(shù)；

13、將所述特征數(shù)據(jù)集代入裂縫寬度的演化時變模型，擬合回歸系數(shù)，完成模型構(gòu)建。

14、可選的，所述采用多元回歸分析方法構(gòu)建裂縫演化時變模型還包括：

15、對構(gòu)建的裂縫寬度的演化時變模型進行交叉驗證，獲取模型精度，若模型精度未達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，則重新擬合回歸系數(shù)，直至模型精度達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。

16、可選的，所述計算裂縫到達(dá)安全閾值的時間，得到裂縫壽命包括：

17、獲取當(dāng)前時刻的裂縫寬度，并計算其與安全閾值的差值：

18、；

19、根據(jù)裂縫寬度的演化時變模型，預(yù)測從當(dāng)前時刻起，裂縫寬度的增長速率：

20、；

21、根據(jù)差值和增長速率，計算裂縫到達(dá)安全閾值的時間：

22、；

23、將時間作為從當(dāng)前時刻起的裂縫壽命。

24、可選的，所述快速計算方法還包括：

25、將鋼橋面瀝青鋪裝層劃分為多個區(qū)域，在每個區(qū)域選取多個最易遭受荷載作用的子區(qū)域，計算各所述區(qū)域的裂縫狀況指數(shù)：

26、；

27、；

28、式中，為區(qū)域的裂縫演化風(fēng)險參數(shù)，為區(qū)域內(nèi)所有子區(qū)域的總面積，為區(qū)域內(nèi)所有子區(qū)域中第個裂縫的裂縫長度和裂縫寬度；

29、根據(jù)所述裂縫狀況指數(shù)從小到大對所述區(qū)域進行排序，取前預(yù)設(shè)比例的區(qū)域作為易損區(qū)域；

30、基于所述裂縫演化時變模型，計算各易損區(qū)域的裂縫到達(dá)安全閾值的時間，得到各易損區(qū)域的裂縫壽命。

31、可選的，所述將鋼橋面瀝青鋪裝層劃分為多個區(qū)域包括以單車道寬度和預(yù)設(shè)長度為區(qū)域的寬和長，對所述鋼橋面瀝青鋪裝層進行劃分。

32、第二方面，本發(fā)明提供了一種鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算裝置，所述快速計算裝置包括：

33、數(shù)據(jù)確定模塊，被配置為確定裂縫的特征數(shù)據(jù)，所述特征數(shù)據(jù)包括裂縫長度、裂縫寬度以及環(huán)境參數(shù)；

34、數(shù)據(jù)采集模塊，被配置為對所述特征數(shù)據(jù)進行動態(tài)采集并構(gòu)建特征數(shù)據(jù)集；

35、模型構(gòu)建模塊，被配置為基于所述特征數(shù)據(jù)集，采用多元回歸分析方法構(gòu)建裂縫演化時變模型；

36、壽命計算模塊，被配置為基于所述裂縫演化時變模型，計算裂縫到達(dá)安全閾值的時間，得到裂縫壽命。

37、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設(shè)備，包括處理器及存儲介質(zhì)；

38、所述存儲介質(zhì)用于存儲指令；

39、所述處理器用于根據(jù)所述指令進行操作以執(zhí)行根據(jù)上述方法的步驟。

40、第四方面，本發(fā)明提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利上述方法的步驟。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

42、本發(fā)明提供的一種鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法及裝置，通過采集裂縫特征數(shù)據(jù)并采用多元回歸分析方法構(gòu)建裂縫演化時變模型，實現(xiàn)對裂縫演化時變的準(zhǔn)確預(yù)測；基于預(yù)測結(jié)構(gòu)對裂縫壽命進行準(zhǔn)確的計算；從而有助于提高橋梁維護的效率和安全性；為了進一步提高裂縫壽命計算效率，通過識別易損區(qū)域，對易損區(qū)域進行裂縫壽命快速計算，可針對時間剩余長短對各區(qū)域進行排序，并合理安排對瀝青橋面易損區(qū)域裂縫的維護與修復(fù)。

技術(shù)特征：

1.一種鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法，其特征在于，所述環(huán)境參數(shù)包括環(huán)境溫度和車輛軸次。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法，其特征在于，所述采用多元回歸分析方法構(gòu)建裂縫演化時變模型包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法，其特征在于，所述采用多元回歸分析方法構(gòu)建裂縫演化時變模型還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法，其特征在于，所述計算裂縫到達(dá)安全閾值的時間，得到裂縫壽命包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法，其特征在于，所述快速計算方法還包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法，其特征在于，所述將鋼橋面瀝青鋪裝層劃分為多個區(qū)域包括以單車道寬度和預(yù)設(shè)長度為區(qū)域的寬和長，對所述鋼橋面瀝青鋪裝層進行劃分。

8.一種鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算裝置，其特征在于，所述快速計算裝置包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括處理器及存儲介質(zhì)；

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1-7任一項所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了橋梁工程技術(shù)領(lǐng)域的一種鋼橋面瀝青鋪裝層裂縫壽命快速計算方法及裝置，其方法包括：確定裂縫的特征數(shù)據(jù)，特征數(shù)據(jù)包括裂縫長度、裂縫寬度以及環(huán)境參數(shù)；對特征數(shù)據(jù)進行動態(tài)采集并構(gòu)建特征數(shù)據(jù)集；基于特征數(shù)據(jù)集，采用多元回歸分析方法構(gòu)建裂縫演化時變模型；基于裂縫演化時變模型，計算裂縫到達(dá)安全閾值的時間，得到裂縫壽命；此外，還包括將鋼橋面瀝青鋪裝層劃分為多個區(qū)域并識別出易損區(qū)域；基于裂縫演化時變模型，計算各易損區(qū)域的裂縫到達(dá)安全閾值的時間，得到各易損區(qū)域的裂縫壽命；本發(fā)明能夠準(zhǔn)確預(yù)測裂縫的演化趨勢，快速識別橋梁易損傷區(qū)域并計算裂縫的剩余壽命，從而有助于提高橋梁維護的效率和安全性。

技術(shù)研發(fā)人員：李羽桐,劉云,李銳
受保護的技術(shù)使用者：河海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19