【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于结构监测和无损监测领域。
技术介绍
1、悬索桥索夹是连接吊索和主缆并保证力流可靠传递的关键构件，需要具备足够的可靠性，其紧固状态是影响悬索桥结构安全的关键因素之一。索夹一般由两个半圆形钢构件组成，依靠螺杆预紧力紧固于主缆上，形成索夹—主缆锚固体系。索夹和主缆通过两者之间界面径向压力产生的抗滑摩阻力来抵抗外部荷载产生的下滑力；其中，抗滑摩阻力状况与索夹紧固状态密切相关。
2、随着索夹服役时间的增加，在螺杆蠕变、吊索力和温度等影响因素作用下，螺杆预紧力逐渐损失，导致索夹紧固状态降低，索夹抗滑摩阻力下降，最终引起索夹滑移，危害悬索桥结构安全。
3、目前，螺杆轴力监测是索夹紧固状态评估的主要手段。螺杆轴力监测通常有直接监测和间接监测两种方法。扭矩扳手法和超声测量法等直接监测方法，监测精度会受螺杆尺寸、螺杆无应力长度、监测环境及标定方法等诸多因素影响，导致测量误差偏大，无法准确评估索夹紧固状态；同时，该方法受监测原理的制约，监测周期长，无法同步掌握全桥索夹紧固状态，时间上存在滞后性，应用于长期监测难度较大。索夹外表面应变测量反演螺杆轴力等间接测量方法，受测点位置、测点密度，环境，标定方法等影响，螺杆轴力测量误差偏大。另外，应变传感器安装势必对索夹防腐等耐久性产生损伤；同时，高空外露的应变传感器受冰雹、雨雪、大风等恶劣天气的影响较大，运营维护成本较高。因此，现阶段缺乏对索夹紧固状态的长期监测的可靠手段，难以实现索夹紧固状态的长期监测及滑移预警，这将对桥梁结构产生安全隐患。
技
1、本专利技术是为了解决现阶段缺乏对索夹紧固状态的长期监测的可靠手段，难以实现索夹紧固状态的长期监测及滑移预警的问题，现提供基于计算机视觉的悬索桥索夹紧固状态监测和滑移预警方法。
2、基于计算机视觉的悬索桥索夹紧固状态监测方法，包括：分别计算悬索桥索夹的齿缝间距、径向压力变化量和抗滑摩阻力损失量，以实现悬索桥索夹紧固状态的监测；
3、通过计算机视觉技术计算获得所述齿缝间距；
4、将索夹沿轴向划分成n个节段，根据下式分别计算各节段的径向压力变化量：
5、
6、其中，中间变量q和v表达式分别为：
7、
8、δσiρ为第i节段索夹径向压力的变化量，δci为第i节段索夹齿缝间距变化量，为主缆名义径向弹性模量，d0为初始状态下主缆的直径，pi1为第i节段索夹螺杆初始预紧力，hi1为第i节段索夹初始吊索力，r0为初始状态主缆半径，bi为第i节段索夹长度，μθ为主缆周向摩阻系数，η为吊索力均布系数，δ为索夹壁厚，ec为索夹弹性模量，θ1为主缆中心和索夹厚度变化点连线与y轴的夹角，θ2为θ1的余角，i＝1,2,...,n；
9、根据下式计算所述悬索桥索夹各节段的抗滑摩阻力损失量：
10、
11、其中，中间变量u和w的表达式分别为：
12、
13、δfifc为第i节段索夹的抗滑摩阻力损失量，μz为主缆与索夹接触界面间切向摩阻系数。
14、进一步的，上述通过计算机视觉技术计算获得所述齿缝间距，包括：
15、根据计算机视觉采集索夹齿缝的正视图中索夹边缘尺寸，并根据齿缝间像素值计算得到沿齿缝全长分布的齿缝间距绝对尺寸；
16、采集被测索夹齿缝的透视图；
17、根据所述正视图与透视图的角度关系建立所述索夹齿缝正视图中索夹边缘尺寸与实际尺寸之间的对应关系，进而获得被测索夹的齿缝间距。
18、进一步的，上述第i节段索夹齿缝间距变化量δci是由索夹径向形变引起的齿缝间距变化量δciρ和索夹周向形变引起的索夹齿缝间距变化量叠加而成，且有：
19、
20、进一步的，上述索夹径向形变引起的齿缝间距变化量δciρ表达式为：
21、
22、进一步的，上述索夹周向形变引起的索夹齿缝间距变化量表达式为：
23、
24、进一步的，索夹抗滑摩阻力总损失量δffc为各节段的抗滑摩阻力损失量之和：
25、
26、基于计算机视觉的悬索桥索夹滑移预警方法，包括：
27、将抗滑摩阻力损失率达到15％时对应的齿缝间距变化量作为索夹滑移黄色预警值，
28、将抗滑摩阻力损失率达到30％时对应的齿缝间距变化量作为索夹滑移红色预警值，
29、采用上述基于计算机视觉的悬索桥索夹紧固状态监测方法实时监测悬索桥索夹紧固状态，判断悬索桥索夹是否处于滑移状态。
30、本专利技术所述的基于计算机视觉的悬索桥索夹紧固状态监测和滑移预警方法，利用基于计算机视觉的非接触式监测技术，操作简单，维护方便，相比传统监测手段，能够极大提高监测效率，缩减维养成本，降低索夹滑移风险，提高在役悬索桥结构安全可靠度。本专利技术能够用于实时同步掌握悬索桥全桥索夹紧固状态，对索夹抗滑摩阻力损失进行评估，对索夹滑移进行安全预警；另外，还能够用于研究索夹抗滑摩阻力损失规律，科学地确定索夹螺杆复拧养护周期。本专利技术主要用于悬索桥索夹紧固状态监测和索夹滑移预警。
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1.基于计算机视觉的悬索桥索夹紧固状态监测方法，其特征在于，包括：分别计算悬索桥索夹的齿缝间距、径向压力变化量和抗滑摩阻力损失量，以实现悬索桥索夹紧固状态的监测；
2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的悬索桥索夹紧固状态监测方法，其特征在于，所述通过计算机视觉技术计算获得所述齿缝间距，包括：
3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的悬索桥索夹紧固状态监测方法，其特征在于，所述第i节段索夹齿缝间距变化量ΔCi是由索夹径向形变引起的齿缝间距变化量ΔCiρ和索夹周向形变引起的索夹齿缝间距变化量叠加而成，且有：
4.根据权利要求3所述的基于计算机视觉的悬索桥索夹紧固状态监测方法，其特征在于，所述索夹径向形变引起的齿缝间距变化量ΔCiρ表达式为：
5.根据权利要求3所述的基于计算机视觉的悬索桥索夹紧固状态监测方法，其特征在于，所述索夹周向形变引起的索夹齿缝间距变化量表达式为：
6.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的悬索桥索夹紧固状态监测方法，其特征在于，索夹抗滑摩阻力总损失量ΔFfc为各节段的抗滑摩阻力损失量之和：
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