[发明专利]混凝土构件裂缝分形的损伤程度评定方法

权利要求书

1.一种混凝土构件裂缝分形的损伤程度评定方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在混凝土构件表面附近安装图像采集设备，实时采集构件表面图像，对图像进行处理，识别有无裂缝，无裂缝时判断结构没有发生损伤，有裂缝时生成裂缝图；

(2)对裂缝的间距进行统计，通过裂缝间距直方图计算得到典型裂缝间距，由典型裂缝间距生成最大裂缝图；

(3)对采集的实际裂缝图和最大裂缝图通过盒计数法分别计算分形维数值；

(4)通过裂缝图分形维数计算结构损伤程度，对结构进行损伤定量；

步骤(1)中，采用在混凝土构件最易开裂位置，即混凝土桥梁结构最大正负弯矩区域安装照相机作为图像采集设备，按一定的时间间隔连续采集图像，采用MATLAB软件进行图像处理，得到裂缝图，若存在裂缝则进行损伤预警；

步骤(2)中，以结构受拉边缘线为基准位置，对所有相邻裂缝间距进行统计，然后通过MATLAB软件绘制裂缝间距直方图，裂缝统计间距根据裂缝数目的多少取10mm～50mm，取直方图中裂缝条数最多的裂缝间距为典型裂缝间距，通过一组沿实际开裂方向的上下通长裂缝，按典型裂缝间距排列生成最大裂缝图；

步骤(3)中，所述盒计数法计算裂缝图分形维数值的方法具体是：

对裂缝图采用正方形网格进行覆盖，设其边长为r，统计出所有包含裂缝的网格数目N(r)，改变网格边长r的尺寸后重新进行上述计算，得到多组r与N(r)数据，绘制ln(1/r)～lnN(r)关系曲线进行线性回归分析，直线的斜率即为所求的裂缝分形维数值D，可求得实际裂缝图分形维数值D_i，最大裂缝图的分形维数值D_u：

lnN(r)＝Dln(1/r)+C；

其中，C为常数，D为分形维数，第一种正方形边长为r₁＝1像素，第j种正方形边长为r_j，r_j＝kr_j-1，k为比例系数且k1，一般可取k＝2，正方形的最大边长不大于图像的最小边长；

步骤(4)中，所述结构损伤程度是指结构损伤前后的刚度差与损伤前结构刚度的比值，采用如下公式由裂缝图分形维数计算结构损伤程度DI_i：

其中，D_i为结构实际裂缝图的分形维数，D₀为结构刚开裂时裂缝图的分形维数，D₀＝0.85，D_u为最大裂缝图的分形维数。