CN117973124A - 一种混凝土梁性能的退化评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混凝土梁性能的退化评估方法，包括以下步骤：利用CT扫描设备对待检查的裂缝梁进行扫描；在CT扫描设备上将扫描后的信息转换为数字信号并同时进行图像建立，建立初始模型并进行有限元分析，模拟裂缝梁结构的行为和响应；与实测数据进行对比，更新建立的初始模型参数并重新进行有限元分析并进行多次优化处理。本发明能通过CT扫描技术的图像建立和有限元软件对梁结构进行模拟，通过不断模拟得出梁的结构性能的变化的大体趋势，能让相关人员及时采取相应的维修和加固措施，避免因结构问题引发的灾害和人员伤亡。同时可以发现梁结构的老化和疲劳问题，并及时采取维修和保养措施，延长结构的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及结构裂缝检测技术领域，具体涉及一种混凝土梁性能的退化评估方法。
背景技术
目前随着城市化进程的加快和人口的增长，梁结构的安全性能要求越来越高，因为梁结构通常处于不断受力和老化的状态，所以容易出现损伤和疲劳等问题。
传统的混凝土梁结构裂缝检测通常使用钢尺、游标卡尺或裂缝测宽仪、测缝计、摄影测量等方法。裂缝监测应监测裂缝的位置、走向、长度、宽度,必要时尚应监测裂缝深度。裂缝深度可用超声波法、凿出法等量测。这些方法只能对结构的性能进行检测，但是无法对梁结构性能的退化进行评估。其检测方法和后期的维护方法需要大量人力和物力投入，给工程的建设和维护带来了较大的成本压力。并且传统的梁的结构检测方法无法满足对结构安全性的准确评估和监测需求。
发明内容
本发明的目的就在于解决传统的梁的结构检测方法无法满足对结构安全性的准确评估和监测需求的问题，而提出一种混凝土梁性能的退化评估方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种混凝土梁性能的退化评估方法，包括以下步骤：
S1、利用CT扫描设备对待检查的裂缝梁进行扫描；
S2、在CT扫描设备上将扫描后的信息转换为数字信号并同时进行图像建立，建立初始模型并进行有限元分析，模拟裂缝梁结构的行为和响应；
S3、与实测数据进行对比，更新建立的初始模型参数并重新进行有限元分析并进行多次优化处理，在多次优化处理过程中找出梁结构性能的变化规律和影响因素。
作为本发明进一步的方案：S2步骤中，CT设备将获取的透射信息进行计算和处理，将其转化为三维或二维的立体图像；
使用CT图像进行梁结构的分析和评估，确认梁结构的尺寸、形状以及可能存在的缺陷或损伤。
作为本发明进一步的方案：S3步骤中，基于初始模型，进行有限元分析，模拟裂缝梁结构的行为和响应，根据已知的加载条件和边界条件，计算位移、应力和应变等结果，将有限元分析的结果与实测数据进行对比，根据比较的结果，调整和/或更新模型参数。
作为本发明进一步的方案：使用更新后的模型参数，重新进行有限元分析，得到新的位移、应力和应变的结果再进行反演，不断的优化模型参数，得出结论。
作为本发明进一步的方案：调整或更新模型参数，如修改材料的弹性模量、泊松比、密度或调整边界条件。
本发明的有益效果：本发明提供一种能够能够对带裂缝的梁结构其结构性能的变化进行分析总结，其能通过CT扫描技术的图像建立和有限元软件对梁结构进行模拟，通过不断模拟得出梁的结构性能的变化的大体趋势，能让相关人员及时采取相应的维修和加固措施，避免因结构问题引发的灾害和人员伤亡。同时可以发现梁结构的老化和疲劳问题，并及时采取维修和保养措施，延长结构的使用寿命。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明的检验方法流程图；
图2是CT扫描设备对梁结构进行扫描处理分析的流程图；
图3是在有限元分析软件中模拟梁结构的行为和相应分析图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一，请参阅图1-3所示，本发明为一种混凝土梁性能的退化评估方法，包括以下步骤：
S1、利用CT扫描设备对待检查的裂缝梁进行扫描。
S2、在CT扫描设备上将扫描后的信息转换为数字信号并同时进行图像建立，建立初始模型并进行有限元分析，模拟裂缝梁结构的行为和响应；
CT设备将获取的透射信息进行计算和处理，将其转化为三维或二维的立体图像；
使用CT图像进行梁结构的分析和评估，确认梁结构的尺寸、形状以及可能存在的缺陷或损伤。
S3、与实测数据进行对比，更新建立的初始模型参数并重新进行有限元分析并进行多次优化处理，在多次优化处理过程中找出梁结构性能的变化规律和影响因素；
基于初始模型，进行有限元分析，模拟裂缝梁结构的行为和响应，根据已知的加载条件和边界条件，计算位移、应力和应变等结果，将有限元分析的结果与实测数据进行对比，根据比较的结果，调整和/或更新模型参数，如修改材料的弹性模量、泊松比、密度或调整边界条件，使用更新后的模型参数，重新进行有限元分析，得到新的位移、应力和应变的结果再进行反演，不断的优化模型参数，得出结论。
实施例二，请参阅图1-3所示，本发明为一种混凝土梁性能的退化评估方法，包括以下步骤：
S1、利用CT扫描设备对待检查的裂缝梁进行扫描。
其中，需要补充的是，基于CT扫描技术对需要检测的梁结构进行扫描，具体地，需先将梁结构放置在CT扫描设备中，并确保其稳定和安全，根据需要，可能需要清除梁表面上的杂物和涂层，以便获得更好的扫描结果；将CT设备的参数设置为适合梁结构的扫描，主要包括管电压(kVp)和电流(mA)的选择；使用CT机器上的定位功能，将扫描区域设置在梁结构上。这可以通过选择初始扫描位置和范围进行完成；启动CT设备，开始扫描过程。设备会围绕梁结构旋转，同时发射X射线束和检测透射的X射线；这些透射信息将被接收并用于重建图像。
S2、在CT扫描设备上将扫描后的信息转换为数字信号并同时进行图像建立，建立初始模型并进行有限元分析，模拟裂缝梁结构的行为和响应；
CT设备将获取的透射信息进行计算和处理，将其转化为三维或二维的立体图像；
使用CT图像进行梁结构的分析和评估，确认梁结构的尺寸、形状以及可能存在的缺陷或损伤。
其中，需要补充的是，使用CT扫描设备上的重建算法，并进行图像重建，具体地，CT设备将获取的透射信息进行计算和处理，将其转化为三维或二维的立体图像；这些图像可以通过CT机器上的显示屏进行显示和分析。
将扫描的得到的信息导入有限元软件建模，具体地，根据已知的几何尺寸和初步的材料参数，建立初始的有限元模型，基于初始模型，进行有限元分析，模拟梁结构的行为和响应。
S3、与实测数据进行对比，更新建立的初始模型参数并重新进行有限元分析并进行多次优化处理，在多次优化处理过程中找出梁结构性能的变化规律和影响因素；
基于初始模型，进行有限元分析，模拟裂缝梁结构的行为和响应，根据已知的加载条件和边界条件，计算位移、应力和应变等结果，将有限元分析的结果与实测数据进行对比，根据比较的结果，调整和/或更新模型参数，如修改材料的弹性模量、泊松比、密度或调整边界条件，使用更新后的模型参数，重新进行有限元分析，得到新的位移、应力和应变的结果再进行反演，不断的优化模型参数，得出结论。
在实施例一或实施例二的基础上，还值得补充的是，通过CT扫描设备对带裂缝梁进行扫描，得到梁的内部结构信息，具体包括以下步骤：
设置扫描参数，根据梁结构的特点和所需的分辨率，设置参数；
扫描设备会围绕梁结构旋转，探测器会记录通过梁结构的X射线强度，并将其转化为数字信号。
优选地，根据扫描出的数字信号，可以在设备上进行图像的重建，对重建的图像进行分析，可得出相应的结论，具体包括以下步骤：
使用CT设备上的重建算法，将记录的X射线数据转化为二维或三维的图像；
对重建的CT图像进行分析，可以使用图像处理和分析软件来提取梁结构的相关信息，根据图像分析的结果，解析和评估梁结构的可能性。
优选地，可以将用CT扫描设备得出的相关梁结构信息导入进有限元分析软件进行模拟，具体包括以下步骤：
根据梁结构的实际几何形状，进行建模；
进行网格划分，将梁结构划分为一系列小的有限元，能采取线性或非线性，来提高模拟结果的准确性。
优选地，根据CT设备扫描出的数据，可在有限元软件中通过分析，逆推出梁结构的材料性质、边界条件或其他未知参数，具体包括以下步骤：
基于初始模型，进行有限元分析，模拟梁结构的行为和响应；
再将实测数据和分析结果进行对比，根据比较结果，调整更新模型参数；
再重新进行有限元分析，不断优化模型参数；
在不断优化过程中，记录带裂缝梁结构的结构性能的变化规律，以及受哪些外部作用的因素影响。
本发明提出带裂缝混凝土梁性能退化的评估方法，可以对混凝土梁结构性能进行准确评估与预测，发现梁结构的老化问题，确定其维修加固的时机，延长结构服役寿命，保证结构服役安全，避免结构问题导致的灾害与人员伤亡。
同时可以发现梁结构的老化和疲劳问题，并及时采取维修和保养措施，延长结构的使用寿命。
还需要补充的是，根据梁结构的特点和所需分辨率，设置CT扫描参数；
启动CT扫描设备，X射线源将发射X射线束，并围绕梁结构旋转；
使用CT扫描设备上的重建算法，将数据转换为二维或三维图像；
对重建的图像进行图像处理和分析软件来提取梁结构的相关信息；
根据图像分析的结果，解释评估梁结构性能。
根据已知的几何尺寸和初步的材料参数，建立初始的有限元模型。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的权利要求涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种混凝土梁性能的退化评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、利用CT扫描设备对待检查的裂缝梁进行扫描；
S2、在CT扫描设备上将扫描后的信息转换为数字信号并同时进行图像建立，建立初始模型并进行有限元分析，模拟裂缝梁结构的行为和响应；
S3、与实测数据进行对比，更新建立的初始模型参数并重新进行有限元分析并进行多次优化处理，在多次优化处理过程中找出梁结构性能的变化规律和影响因素。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土梁性能的退化评估方法,其特征在于，S2步骤中，CT设备将获取的透射信息进行计算和处理，将其转化为三维或二维的立体图像；
使用CT图像进行梁结构的分析和评估，确认梁结构的尺寸、形状以及可能存在的缺陷或损伤。
3.根据权利要求1或2所述的一种混凝土梁性能的退化评估方法,其特征在于，S3步骤中，基于初始模型，进行有限元分析，模拟裂缝梁结构的行为和响应，根据已知的加载条件和边界条件，计算位移、应力和应变等结果，将有限元分析的结果与实测数据进行对比，根据比较的结果，调整和/或更新模型参数。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土梁性能的退化评估方法,其特征在于，使用更新后的模型参数，重新进行有限元分析，得到新的位移、应力和应变的结果再进行反演，不断的优化模型参数，得出结论。
5.根据权利要求3所述的一种混凝土梁性能的退化评估方法,其特征在于，调整或更新模型参数，如修改材料的弹性模量、泊松比、密度或调整边界条件。
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