一种桥梁稳定状态的监测方法及系统与流程

本技术涉及桥梁监测，具体涉及一种桥梁稳定状态的监测方法及系统。

背景技术：

1、随着交通基础设施的迅速发展和桥梁数量的持续增加，桥梁的安全运营和有效维护已成为公共安全的重要议题。桥梁作为承受交通荷载和自然环境影响的关键结构，其稳定性直接关系到人们的生命财产安全和交通的连续畅通。尤其是转体桥梁，转体桥梁的施工工艺多应用于涉铁立交工程。工艺思路是将本应上跨铁路线路的桥梁，预先沿铁路线路方向进行预制，预制完成后，利用转体结构对其进行平面转动，使其到达预期位置，从而实现在短时间内跨越铁路线路的目的，以规避或降低桥梁上部结构的施工对铁路正常运营的安全风险。

2、目前，现有对转体桥梁稳定状态的监测方法通过往往侧重于静态参数的评估，例如在进行桥梁转体时的桥梁倾斜引起的间隙，将该间隙与标准值比较从而识别桥梁稳定状态。但是在实际应用中，由于桥梁在转体时受多种因素的影响，仅关注于桥梁的静态参数变化难以反映桥梁的实际稳定状态，导致评估桥梁稳定状态的准确性较低。

技术实现思路

1、本技术提供了一种桥梁稳定状态的监测方法及系统，具有准确评估桥梁稳定状态的效果。

2、第一方面，本技术提供了一种桥梁稳定状态的监测方法，包括：

3、获取桥梁在转体时的桥梁图像、桥梁转体数据以及桥梁荷载数据；

4、识别所述桥梁图像中所述桥梁的桥面形状和桥墩形状，并根据所述桥面形状和桥墩形状，确定所述桥梁的第一稳定值；

5、根据所述桥梁转体数据，确定所述桥梁的转体路径，并根据所述桥梁荷载数据，确定所述桥梁在所述转体路径下的稳定系数；

6、根据所述稳定系数和所述第一稳定值，确定所述桥梁的第二稳定值；

7、根据所述桥梁的第一稳定值和所述桥梁的第二稳定值，评估所述桥梁在转体时的桥梁稳定状态。

8、通过采用上述技术方案，提取桥面和桥墩的形状特征，能够准确获取桥梁结构的静态实时状态参数，为评估桥梁稳定性提供可靠基础。借助桥梁转体的数据拟合出转体路径，可以全面考虑桥梁在转体过程中的动态力学响应，准确确定桥梁的稳定系数。综合利用图像识别得到的桥梁形状参数和力学模型计算得到的稳定系数两种不同方式确定的稳定值，可以使桥梁稳定状态的评估更加准确。

9、可选的，提取所述桥梁图像中桥面所处区域的多个第一轮廓点和桥墩所处区域的多个第二轮廓点；根据各所述第一轮廓点的位置，确定所述桥面形状，并根据各所述第二轮廓点的位置，确定所述桥墩形状。

10、通过采用上述技术方案，提取出桥面和桥墩区域的数字化轮廓点信息。获得这些轮廓点数据之后，可以根据点位分布合理拟合出桥面和桥墩的精确形状轮廓，从而实现对桥梁结构实际形状参数的可靠获取，这种图像提取技术可避免人工带来的误差，提高形状参数获取的精度，具有自动化、动态追踪的特点，可实现对桥梁形状的实时监测。

11、可选的，根据所述桥面形状和所述桥墩形状，构建所述桥梁的三维模型；在所述三维模型中，比较所述桥面形状和所述桥梁转体前的初始桥面形状，得到桥面倾斜度，并比较所述桥墩形状和所述桥梁转体前的初始桥墩形状，得到桥墩弯曲度；获取所述桥梁在转体时的自振频率；根据所述自振频率、所述桥梁倾斜度以及所述桥墩弯曲度，确定所述桥梁的第一稳定值。

12、通过采用上述技术方案，获取到桥梁的桥面和桥墩形状参数后，进一步构建桥梁精确的三维数字模型。基于该模型，可以动态追踪比较桥梁在转体过程中桥面桥墩形状的实时变化，如桥面倾斜和桥墩弯曲等，实现对桥梁形状变形的定量检测。同时，结合轨迹数据计算桥梁的自振频率参数。综合考虑转体过程中结构形状变化和动力学响应参数，进行稳定性模型分析，确定桥梁的第一稳定值。相比直接利用形状，该技术通过三维模型实现对桥梁形变的精确定量监测，结合动力学响应计算稳定值，评估更加全面可靠。

13、可选的，根据所述转体轴位置，确定所述桥梁在预设时长内的位移曲线；根据所述转体速度和所述转体角度，确定所述桥梁在所述预设时长内的转体速度向量；对所述转体速度向量和所述位移曲线进行拟合，得到所述桥梁的转体路径。

14、通过采用上述技术方案，根据转体过程中的转体轴位置，计算得到桥梁在预设时长内的位移规律，确定桥梁的位移曲线。依据转体角度和转体速度参数，可以计算获得桥梁在该时段内的转体速度向量。然后将转体速度向量与位移曲线进行数学拟合，最终确定桥梁在转体过程中的精确转体轨迹。相较于直接测量转体路径，该技术方案通过对转体轴数据进行综合计算和拟合，能够得到更加精确和可靠的桥梁转体轨迹。

15、可选的，将所述桥梁中的转体轴作为参考点；根据所述桥梁的自重荷载、负重荷载、环境荷载以及所述转体路径，确定所述桥梁的荷载分布；根据所述荷载分布和所述参考点的相对位置，确定所述荷载分布中各分布位置的荷载力矩；根据各所述分布位置的荷载力矩，确定所述桥梁在所述转体路径下的稳定系数。

16、通过采用上述技术方案，在获知桥梁的转体路径基础上，考虑桥梁自重、负重和环境荷载，根据荷载作用点不同情况，确定桥梁在转体过程中不同位置的荷载分布规律。然后以转体轴为参考点，计算各荷载位置与参考点的相对关系，确定每个荷载位置对桥梁的力矩大小和方向。通过对每个荷载位置的力矩进行综合计算，最终可以得到桥梁在该转体路径下的整体稳定系数。相较于传统经验计算，该技术方案系统考虑了桥梁的荷载分布情况，进行力学模型计算，可以更准确可靠地评估桥梁的转体稳定性和安全性。

17、可选的，若所述分布位置的荷载力矩为正值，则将所述荷载力矩作为稳定力矩，并根据各所述稳定力矩，确定所述桥梁的总稳定力矩；若所述分布位置的荷载力矩为负值，则将所述荷载力矩作为滑动力矩，并根据各所述滑动力矩，确定所述桥梁的总滑动力矩；根据所述总稳定力矩和所述总滑动力矩，确定所述桥梁在所述转体路径下的稳定系数。

18、通过采用上述技术方案，在计算各荷载位置的力矩基础上，进一步明确区分了作用方向，将有利于桥梁稳定的力矩确定为稳定力矩，将产生滑动趋势的力矩确定为滑动力矩。然后分别计算桥梁的总稳定力矩和总滑动力矩。最后根据两者的大小关系，采用力学模型计算桥梁在该转体路径下的稳定系数。这种区分不同方向力矩的思路，可以更加准确刻画桥梁的力学响应，计算结果也更加准确。

19、可选的，获取所述桥梁的第一权重和第二权重；根据所述第一权重和所述第二权重，对所述第一稳定值和所述第二稳定值进行加权求和，得到所述桥梁的目标稳定值；若所述目标稳定值大于或等于预设稳定值，则确定所述桥梁稳定状态为稳定状态；若所述目标稳定值小于预设稳定值，则确定所述桥梁稳定状态为不稳定状态。

20、通过采用上述技术方案，在获得第一稳定值和第二稳定值后，设置各自的权重，对两种稳定值进行加权计算，得到桥梁的目标综合稳定值。目标稳定值能够充分综合考虑图像识别和力学计算两种方式得到的评估结果，判断更加准确全面。然后根据预设的稳定值阈值与目标稳定值的对比结果，可以直接明确判定桥梁的转体稳定状态，实现了定量化的自动化监测。

21、在本技术的第二方面提供了一种桥梁稳定状态的监测系统。

22、数据获取模块，用于获取桥梁在转体时的桥梁图像、桥梁转体数据以及桥梁荷载数据；

23、第一稳定值计算模块，用于识别所述桥梁图像中所述桥梁的桥面形状和桥墩形状，并根据所述桥面形状和桥墩形状，确定所述桥梁的第一稳定值；

24、第二稳定值计算模块，用于根据所述桥梁转体数据，确定所述桥梁的转体路径，并根据所述桥梁荷载数据，确定所述桥梁在所述转体路径下的稳定系数；根据所述稳定系数和所述第一稳定值，确定所述桥梁的第二稳定值；

25、状态评估模块，用于根据所述桥梁的第一稳定值和所述桥梁的第二稳定值，评估所述桥梁在转体时的桥梁稳定状态。

26、在本技术的第三方面提供了一种电子设备。

27、一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序，该程序能够被处理器加载执行时实现一种桥梁稳定状态的监测方法。

28、在本技术的第四方面提供了一种计算机可读存储介质。

29、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使所述处理器实现一种桥梁稳定状态的监测方法。

30、综上所述，本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

31、通过采用本技术技术方案，提取桥面和桥墩的形状特征，能够准确获取桥梁结构的静态实时状态参数，为评估桥梁稳定性提供可靠基础。借助桥梁转体的数据拟合出转体路径，可以全面考虑桥梁在转体过程中的动态力学响应，准确确定桥梁的稳定系数。综合利用图像识别得到的桥梁形状参数和力学模型计算得到的稳定系数两种不同方式确定的稳定值，可以使桥梁稳定状态的评估更加准确。