既有橋梁監(jiān)測(cè)、檢測(cè)技術(shù)與狀態(tài)評(píng)估

《土木工程專業(yè)研究方法論與創(chuàng)新教育》課程結(jié)課論文既有橋梁監(jiān)測(cè)、檢測(cè)技術(shù)與狀態(tài)評(píng)估題名：既有橋梁監(jiān)測(cè)、檢測(cè)技術(shù)與狀態(tài)評(píng)估作者：·····班級(jí)：·····郵箱：·····指導(dǎo)教師：·····目錄TOC\o"1-3"\h\u1引言 32橋梁健康監(jiān)測(cè)的根本組成局部 42.1健康結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的傳感器系統(tǒng)的組建 42.2信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的組建 42.3平安評(píng)價(jià)系統(tǒng)的組建 52.4對(duì)于橋梁工作的環(huán)境的檢測(cè) 53橋梁結(jié)構(gòu)平安監(jiān)測(cè)的指標(biāo) 53.1撓度監(jiān)測(cè) 63.2支座位移監(jiān)測(cè) 63.3伸縮縫間距 63.4裂縫長(zhǎng)度及數(shù)量 63.5橋梁自振頻率 73.6橋梁交通流量及車輛軸重 74橋梁結(jié)構(gòu)平安監(jiān)測(cè)的方法 84.1目測(cè) 84.2地質(zhì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)法 84.3基于數(shù)字圖像處理的橋梁裂縫檢測(cè)技術(shù) 84.4基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的橋梁撓度測(cè)試方法 95橋梁健康狀態(tài)評(píng)估 105.1線結(jié)構(gòu)分析及狀態(tài)評(píng)估方法 105.2橋梁承載能力狀態(tài)評(píng)估的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理方法 11參考文獻(xiàn) 11既有橋梁監(jiān)測(cè)、檢測(cè)技術(shù)與狀態(tài)評(píng)估···〔····大學(xué)······班學(xué)號(hào)：····〕摘要：本文針對(duì)橋梁工程中經(jīng)常出現(xiàn)的病害，匯編總結(jié)了近年來(lái)有關(guān)既有橋梁對(duì)于病害開展變化的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)與整體狀態(tài)評(píng)估的方法。主要詳細(xì)闡述了基于數(shù)字圖像處理的橋梁裂縫檢測(cè)技術(shù)的原理，供相關(guān)學(xué)者參考。關(guān)鍵詞：監(jiān)測(cè)技術(shù);檢測(cè)技術(shù);狀態(tài)評(píng)估;橋梁工程Abstract：Tosolvetheproblemsinbridgeengineering，theauthorofthispapersummarizedrecentyearsofBridgesDiseasedevelopment，detectingandtheoveralldevelopmentandchangeofstateevaluationmethod.Mainlyexpoundsthebridgecrackdetectionbasedondigitalimageprocessingtechnology，forthereferenceofrelatedscholars.Keywords：DetectionTechnique；MonitoringTechnology；BridgeEngineering1引言在諸多橋梁病害中，橋梁裂縫是一種危及橋梁平安但卻較難計(jì)測(cè)的一種破損狀態(tài)。目前對(duì)此類病害的檢測(cè)多停留在人工作業(yè)階段，通常使用近距離的檢測(cè)儀器將裂紋放大后對(duì)寬度進(jìn)行檢測(cè)，裂紋的長(zhǎng)度那么是靠不精確的測(cè)量或者估算得到。這種方法需要檢測(cè)人員借助道路檢測(cè)車或者搭架進(jìn)行，因此工作強(qiáng)度大、檢測(cè)費(fèi)用高昂且對(duì)人員平安要求很高。因此，橋梁工程的監(jiān)測(cè)、檢測(cè)技術(shù)隨著科技的進(jìn)步在不斷提高。本文旨在通過(guò)研究文獻(xiàn)資料匯總近年來(lái)有關(guān)橋梁工程監(jiān)測(cè)、檢測(cè)技術(shù)的最新研究成果，以供參考。2橋梁健康監(jiān)測(cè)的根本組成局部整體來(lái)講，大型的橋梁工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的組成是由傳感器系統(tǒng)、信號(hào)采集處理系統(tǒng)以及平安評(píng)估系統(tǒng)組成的，這些系統(tǒng)在技術(shù)執(zhí)行的時(shí)候分工明確，每一個(gè)系統(tǒng)都有其專門的檢查領(lǐng)域，使得所得到的數(shù)據(jù)更加的至關(guān)，理解起來(lái)也更加的便捷，此外，這些系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)?duì)于橋梁的平安檢查放在了第一位，與健康檢測(cè)技術(shù)的使用目標(biāo)是相一致的，在設(shè)計(jì)的時(shí)候還將系統(tǒng)的準(zhǔn)確性以及經(jīng)濟(jì)性聯(lián)系在一起，對(duì)每一個(gè)局部的本錢進(jìn)行嚴(yán)格的控制，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的傳感器設(shè)置也更加的謹(jǐn)慎以防止花銷的增加，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的時(shí)候，做到的是不單單的將系統(tǒng)反響的數(shù)據(jù)作為主要的依據(jù)，而是要結(jié)合仿真的計(jì)算以及以往的施工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，防止期間任意一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題都將導(dǎo)致分析的結(jié)果不準(zhǔn)確。2.1健康結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)的傳感器系統(tǒng)的組建目前國(guó)家對(duì)于傳感器的研究也是相當(dāng)?shù)闹匾?，所以出現(xiàn)了種類各異的傳感器的設(shè)備，其可靠性以及精確性都各不相同，所以在橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)中選用什么樣的傳感器就成為了一項(xiàng)問(wèn)題。在選擇橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)中使用的傳感器的時(shí)候，注意結(jié)合橋梁的結(jié)構(gòu)類型、工作的環(huán)境以及在橋梁上可能遇見(jiàn)的被破壞的形式等狀況，還要考慮到傳感器的尺寸大小，防止放置在橋梁的某一位置上影響其正常的運(yùn)作使用，傳奇器的安裝方式也要受到橋梁結(jié)構(gòu)的影響，選擇時(shí)也要注意這方面問(wèn)題的考慮。此外，由于橋梁工程的使用時(shí)間很長(zhǎng)，健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期也就必需滿足長(zhǎng)期工作的需要，這時(shí)傳感器的工作性能也就會(huì)受到諸如人為因素以及自然因素的印象，所以在構(gòu)建傳感器系統(tǒng)的時(shí)候也要注意傳感器的使用壽命以及面對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力，保障其不會(huì)受到外界因素的干擾而打亂了在橋梁的檢測(cè)工作。2.2信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的組建信號(hào)采集與處理系統(tǒng)的主要工作就是對(duì)收集而來(lái)的信號(hào)進(jìn)行記錄、必要時(shí)進(jìn)行量化與傳輸?shù)墓ぷ?。由于大型的橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)在工作的時(shí)候工作的時(shí)間長(zhǎng)，收集的數(shù)據(jù)多并且種類各異，包含了物理數(shù)據(jù)以及一些并不直觀的數(shù)據(jù)資料，面對(duì)著這樣的數(shù)據(jù)時(shí)，最主要的還是要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理的工作，將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單地分析，對(duì)第一手的資料進(jìn)行分解、變換、進(jìn)行參數(shù)計(jì)算等等，制作出簡(jiǎn)單的健康報(bào)告，以便于進(jìn)一步的分析，當(dāng)簡(jiǎn)單地將結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后，接下來(lái)的工作就是要將這些數(shù)據(jù)向更加科學(xué)的系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行傳輸，以便獲得更加詳細(xì)準(zhǔn)確的健康監(jiān)測(cè)的報(bào)告。2.3平安評(píng)價(jià)系統(tǒng)的組建平安評(píng)價(jià)系統(tǒng)主要是將信息收集系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行更加深入的分析，爭(zhēng)取得到包含更多信息量、更加科學(xué)的、更為客觀的健康平安報(bào)告，對(duì)于橋梁目前的耐久性、正常性以及功能是否正常進(jìn)行一次完全的分析評(píng)價(jià)。這一過(guò)程需要對(duì)得到的有關(guān)橋梁的振幅、自振頻率、振型以及應(yīng)力等特征性很強(qiáng)的橋梁參數(shù)進(jìn)行分析，并加上人工的對(duì)于橋梁外表的損傷狀況進(jìn)行檢查，可以較為準(zhǔn)確的估算出橋梁結(jié)構(gòu)在時(shí)間的推移下功能是否產(chǎn)生了退化的情況。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了科學(xué)的分析之后，必不可少的工作就是要制作出健康檢查報(bào)告，在制作報(bào)告的時(shí)候，一定要注意加上大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果、精密計(jì)算的數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)的檢查結(jié)果等等，在找尋出其中的關(guān)聯(lián)后才可以使得健康檢查報(bào)告更具有可靠性。2.4對(duì)于橋梁工作的環(huán)境的檢測(cè)〔1〕由于橋梁結(jié)構(gòu)的特殊性，風(fēng)場(chǎng)的特性對(duì)其有著不可無(wú)視的影響，在進(jìn)行健康監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)施的時(shí)候，一定要注意對(duì)風(fēng)向、風(fēng)速的觀察，雜分析出風(fēng)場(chǎng)的特征，總結(jié)出是否對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響?！?〕還要對(duì)橋梁周圍的溫度進(jìn)行檢測(cè)，橋梁周圍的溫度情況的有關(guān)數(shù)據(jù)一定會(huì)是計(jì)算橋梁健康狀況的原始數(shù)據(jù)之一，對(duì)其的準(zhǔn)確性的考量一定要認(rèn)真的執(zhí)行。〔3〕橋梁上通過(guò)的車輛的信息也會(huì)對(duì)橋梁的健康狀況產(chǎn)生影響，在進(jìn)行詳細(xì)的健康檢查的階段，掌握來(lái)往車輛的重量、數(shù)量以及車速等信息，對(duì)于計(jì)算橋梁目前的承載力有很大的幫助。另外，造成橋梁外表出現(xiàn)損傷情況的也是車輛的來(lái)往，所以在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)的時(shí)候，也可以對(duì)出現(xiàn)損壞的原因做進(jìn)一步的探究。3橋梁結(jié)構(gòu)平安監(jiān)測(cè)的指標(biāo)橋梁結(jié)構(gòu)退化過(guò)程中，能夠反映結(jié)構(gòu)退化的指標(biāo)主要有：結(jié)構(gòu)撓度、裂縫、混凝土碳化深度及速率、鋼筋銹蝕速率、結(jié)構(gòu)自振頻率變化。同時(shí)影響橋梁退化模式變化的指標(biāo)為：交通流量及車輛軸重。結(jié)合我國(guó)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定，我們選擇：結(jié)構(gòu)撓度、支座位移、伸縮縫間距、裂縫長(zhǎng)度及數(shù)量、結(jié)構(gòu)自振頻率、交通流量及車輛軸重等6項(xiàng)指標(biāo)作為橋梁結(jié)構(gòu)平安監(jiān)測(cè)指標(biāo)。3.1撓度監(jiān)測(cè)橋梁撓度的變化直接反映了橋梁的承載能力變化，一直是橋梁結(jié)構(gòu)平安監(jiān)測(cè)系統(tǒng)最主要和最重要的監(jiān)測(cè)內(nèi)容之一。其監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)方法根據(jù)橋梁大小和結(jié)構(gòu)類型不同而變化。對(duì)于大局部城市橋梁，可以通過(guò)在橋梁上部結(jié)構(gòu)和墩臺(tái)設(shè)置高精度水準(zhǔn)網(wǎng)精確測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的變形。對(duì)于大跨度橋梁，那么可以采用水能壓力場(chǎng)的監(jiān)測(cè)方法，在橋梁測(cè)量范圍內(nèi)設(shè)置壓力場(chǎng)，通過(guò)傳感器測(cè)量壓力場(chǎng)變化，再對(duì)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得出橋梁結(jié)構(gòu)撓度變化。橋梁的撓度監(jiān)測(cè)周期可以采用雙監(jiān)測(cè)模式：一方面，每3～4年對(duì)全橋水準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)查一次；一方面，每年對(duì)跨中、支座位置復(fù)查一次。3.2支座位移監(jiān)測(cè)橋梁支座位移監(jiān)測(cè)設(shè)置對(duì)象為：斜彎橋、坡橋以及有特殊要求的橋梁。設(shè)置測(cè)點(diǎn)的方式為在主要支座周邊的墩頂、梁體底部設(shè)置水平、垂直間距監(jiān)測(cè)點(diǎn)，定期檢查。支座位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)周期宜一年兩次，冬夏進(jìn)行。3.3伸縮縫間距伸縮縫是橋梁結(jié)構(gòu)的次要部位，但其間距變化直接反映橋梁結(jié)構(gòu)的梁體位移。在正常情況下，伸縮縫的作用是調(diào)節(jié)橋梁結(jié)構(gòu)因溫度變化引起的梁體變位，其間距變化是在一定距離內(nèi)反復(fù)變化。但是當(dāng)橋梁發(fā)生梁體滑移或支座滑移時(shí)，伸縮縫間距的變化一般是不可逆的。通過(guò)定期檢查伸縮縫間距的變化，可以知道橋梁發(fā)生的梁體位移是否在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。其設(shè)置方式是在伸縮縫的兩端設(shè)置固定間距檢查點(diǎn)，檢測(cè)周期建議為每年4次，全橋監(jiān)測(cè)。3.4裂縫長(zhǎng)度及數(shù)量裂縫長(zhǎng)度及數(shù)量是橋梁平安監(jiān)測(cè)體系的另外一個(gè)重要參數(shù)和指標(biāo)。橋梁退化過(guò)程中，橋梁結(jié)構(gòu)受拉部位的裂縫一直從微裂縫逐漸開展為明顯的裂縫，數(shù)量也不斷增加。裂縫監(jiān)測(cè)方法主要是監(jiān)測(cè)裂縫的出現(xiàn)時(shí)間、開展速率、分布范圍等3項(xiàng)指標(biāo)，其監(jiān)測(cè)周期應(yīng)視橋梁退化階段而定。橋梁投入運(yùn)營(yíng)的中、早期，檢測(cè)周期可以設(shè)為3～5年，對(duì)于車流量大、荷載重的主、次干道橋梁和屬于運(yùn)營(yíng)晚期的橋梁，檢測(cè)周期應(yīng)控制在3年以內(nèi)。3.5橋梁自振頻率橋梁結(jié)構(gòu)自振頻率的變化反響了橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的退化過(guò)程。根據(jù)國(guó)內(nèi)外近20年對(duì)一百多座橋梁的觀測(cè)，當(dāng)橋梁的實(shí)測(cè)一階頻率下降到橋梁完好時(shí)實(shí)測(cè)一階頻率的75%～85%時(shí)，橋梁根本進(jìn)入運(yùn)營(yíng)末期，此時(shí)橋梁外觀病害病癥表現(xiàn)也非常明顯，橋梁處于危險(xiǎn)狀態(tài)。目前，檢測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)自振頻率的方法有兩種：一種是通過(guò)動(dòng)載試驗(yàn)，測(cè)量車輛荷載沖擊作用下測(cè)試橋跨結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)力響應(yīng)，利用橋梁的余振分析結(jié)構(gòu)的基頻和振型；一種是脈動(dòng)法，通過(guò)測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)因外界各種因素引起的微小的和不規(guī)那么的振動(dòng)來(lái)分析確定橋梁的動(dòng)力特性，如振動(dòng)頻率和振動(dòng)模態(tài)。這兩種檢測(cè)方法都已經(jīng)成熟，且廣泛應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)檢查。由于橋梁結(jié)構(gòu)退化過(guò)程是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，周期地采用脈動(dòng)法測(cè)量橋梁結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率和振動(dòng)模態(tài)，同時(shí)不會(huì)給橋梁結(jié)構(gòu)帶來(lái)?yè)p傷效應(yīng)，因此常采用脈動(dòng)法測(cè)量橋梁自振頻率。橋梁的自振頻率采樣周期易分階段控制，在橋梁投入運(yùn)營(yíng)的中、早期，檢測(cè)周期可以設(shè)為3～5年，對(duì)于車流量大、荷載重的主、次干道橋梁和屬于運(yùn)營(yíng)晚期的橋梁，檢測(cè)周期應(yīng)控制在3年以內(nèi)。3.6橋梁交通流量及車輛軸重橋梁交通流量及車輛軸重是影響橋梁結(jié)構(gòu)退化模式的重要外界因素。定期測(cè)量橋梁交通流量及車輛軸重，比擬橋梁的設(shè)計(jì)通行能力、實(shí)際通行能力、預(yù)測(cè)今后預(yù)期通行能力，可以協(xié)助檢測(cè)人員合理判斷其它橋梁監(jiān)測(cè)指標(biāo)的變化趨勢(shì)，評(píng)估橋梁使用壽命。目前，我國(guó)處于經(jīng)濟(jì)快速開展時(shí)期，城市交通流量、車輛軸重增長(zhǎng)迅猛，橋梁設(shè)計(jì)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)低于通行車輛的荷載標(biāo)準(zhǔn)，給橋梁帶來(lái)破壞性作用。因此交通流量和車輛軸重的監(jiān)測(cè)周期應(yīng)根據(jù)城市交通規(guī)劃和車輛增長(zhǎng)變化及時(shí)進(jìn)行。建議監(jiān)測(cè)周期為每年進(jìn)行一次主、次干道主要交通流量指標(biāo)調(diào)查。4橋梁結(jié)構(gòu)平安監(jiān)測(cè)的方法橋梁結(jié)構(gòu)的平安監(jiān)測(cè)方法有很多種，相對(duì)較為傳統(tǒng)的有目測(cè)法、塞尺法、光學(xué)放大鏡、光學(xué)檢測(cè)儀。目前較為先進(jìn)的有基于數(shù)字圖像處理的橋梁裂縫檢測(cè)技術(shù)、基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的橋梁撓度測(cè)試方法，等等。我在這里列述兩種方法：一種是簡(jiǎn)單易操作的；一種是科技含量較高，較為精準(zhǔn)的。4.1目測(cè)用肉眼可以直接看到裂縫的大小，裂縫中鋼筋是否銹蝕，橋體的裂縫多少，通過(guò)目測(cè)可以大概了解橋梁是否處于較平安的狀態(tài)，是否需要儀器來(lái)檢測(cè)，如果橋梁出于平安狀態(tài)，看是否存在潛在的破壞因素以及是否影響人們的心理。4.2地質(zhì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)法地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)在公路路面無(wú)損檢測(cè)中得到了廣泛應(yīng)用。利用超聲波在不同介質(zhì)外表的不同反射情況而研制的地質(zhì)雷達(dá)同樣可用于橋梁鋼筋的銹蝕檢測(cè)，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后，地質(zhì)雷達(dá)采集的數(shù)據(jù)能非常逼真地顯現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況。地質(zhì)雷達(dá)是檢測(cè)鋼筋銹蝕的最快捷的方法之一，具有良好的應(yīng)用前景。橋梁是交通路線的“穴位”，橋梁的破壞導(dǎo)致交通不暢通，給在橋梁上行使的車輛帶來(lái)災(zāi)難，為了更好的防止橋梁的破壞多帶來(lái)的各種弊端，研究橋梁的破壞機(jī)理和橋梁破壞風(fēng)險(xiǎn)的檢測(cè)方法是十分必要的。4.3基于數(shù)字圖像處理的橋梁裂縫檢測(cè)技術(shù)數(shù)字圖像處理是用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像信息進(jìn)行各種處理的技術(shù)和方法。由于一幅圖像幾乎包含了被攝物體的所有信息，因此如何根據(jù)工程應(yīng)用的具體要求，通過(guò)對(duì)原始圖像的技術(shù)處理，快速準(zhǔn)確地提取結(jié)構(gòu)的特征信息，以到達(dá)解決工程問(wèn)題的目的是本文研究的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)所在。理論上講，采用現(xiàn)代圖像處理技術(shù)的成熟算法對(duì)于結(jié)構(gòu)的缺陷識(shí)別是切實(shí)可行的。但是，在工程實(shí)際中，受野外條件、攝像器材、物理定標(biāo)、被攝物污染〔筆跡、油漆、草根粘接物等〕的多種影響，對(duì)于橋梁裂紋類微小缺陷，往往難以通過(guò)一種簡(jiǎn)單的成熟算法從實(shí)際圖像中提取出來(lái)。實(shí)驗(yàn)室研究說(shuō)明，要想較為清楚地提取裂紋信息，尤其是針對(duì)背景較為復(fù)雜的圖像，常常需要多種算法的綜合使用，如增強(qiáng)、濾波、細(xì)化、邊緣識(shí)別等等。根據(jù)以上工程實(shí)際特點(diǎn)，研究開發(fā)了一種含圖像增強(qiáng)、分割和邊緣識(shí)別等多種圖像處理算法的裂紋識(shí)別分析軟件。工程試驗(yàn)說(shuō)明，采用該軟件，綜合運(yùn)用多種圖像分析算法，可以在一定條件下較為準(zhǔn)確地識(shí)別出結(jié)構(gòu)裂紋的物理尺寸。4.4基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的橋梁撓度測(cè)試方法如下圖為基于模板匹配算法的結(jié)構(gòu)位移計(jì)算方法流程圖。首先，由工業(yè)數(shù)碼相機(jī)獲取原始圖像，以包含有穩(wěn)定目標(biāo)點(diǎn)的原始圖像為根底建立直角坐標(biāo)系。在這一過(guò)程中，可以將起始時(shí)刻目標(biāo)點(diǎn)的位置作為初始像素坐標(biāo)〔x0，y0〕，并截取起始時(shí)刻原始圖像中目標(biāo)點(diǎn)所在區(qū)域圖像〔一般為包含目標(biāo)點(diǎn)的盡可能小的矩形區(qū)域圖像〕作為模板。然后，將選定的模板與后續(xù)時(shí)刻〔如第ｔ時(shí)刻〕獲取的原始圖像進(jìn)行模板匹配運(yùn)算。為了減小模板與原始圖像進(jìn)行模板匹配運(yùn)算的計(jì)算量，在原始圖像中劃分出包含目標(biāo)點(diǎn)的感興趣區(qū)域，用模板與ＲＯＩ進(jìn)行模板匹配，從而提高模板匹配的運(yùn)算效率。ＲＯＩ的大小以目標(biāo)點(diǎn)的位移變化幅值為參考，需涵蓋目標(biāo)點(diǎn)的最大位移幅值變化范圍。當(dāng)模板與ＲＯＩ到達(dá)最正確匹配時(shí)，獲得目標(biāo)點(diǎn)第ｔ時(shí)刻的像素坐標(biāo)〔xt，yt〕，由此進(jìn)一步推出第ｔ時(shí)刻目標(biāo)點(diǎn)的像素坐標(biāo)變化量〔xt－x0，yt－y0〕。最后，通過(guò)尺寸標(biāo)定得出像素大小與實(shí)際尺寸的比例系數(shù)ｒ，將像素坐標(biāo)變化量與比例系數(shù)相乘計(jì)算得到目標(biāo)點(diǎn)的實(shí)際位移。5橋梁健康狀態(tài)評(píng)估橋梁健康狀態(tài)主要從兩方面來(lái)評(píng)估：強(qiáng)度和剛度。評(píng)估方法目前主要包含承載力評(píng)估荷載試驗(yàn)，但此方法對(duì)于結(jié)構(gòu)本身傷害較大。目前較為合理的計(jì)算方法主要有有限元分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、層次分析、遺傳算法、構(gòu)件分析等方法。下面著重研究?jī)煞N方法：有限元方法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。5.1線結(jié)構(gòu)分析及狀態(tài)評(píng)估方法利用橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)，通過(guò)授權(quán)的數(shù)據(jù)庫(kù)接口，獲取結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的輸入和輸出數(shù)據(jù)(對(duì)應(yīng)于橋梁健康監(jiān)測(cè)內(nèi)容，輸入指環(huán)境作用、運(yùn)營(yíng)荷載等，輸出指結(jié)構(gòu)特征和結(jié)構(gòu)響應(yīng)等)并分析其相關(guān)性。為了能夠在線實(shí)時(shí)分析并且方便使用，編制有限元分析程序內(nèi)核，將橋梁結(jié)構(gòu)的有限元模型數(shù)據(jù)按照內(nèi)核能夠識(shí)別的格式寫入程序，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)接口讀取輸入數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)化為程序能夠識(shí)別的荷載數(shù)據(jù)格式，程序讀取該荷載數(shù)據(jù)后形成荷載向量，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，得到理論分析的結(jié)構(gòu)輸出數(shù)據(jù)，并將其與實(shí)測(cè)的結(jié)構(gòu)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行比照，以判斷結(jié)構(gòu)行為是否合理正常。建立一個(gè)滿足工程精度要求、反映橋梁力學(xué)特性的有限元模型，是進(jìn)行結(jié)構(gòu)平安評(píng)定的重要前提，因此該方法中內(nèi)嵌的有限元模型是經(jīng)過(guò)模型修正的。模型修正方法分為矩陣型修正法和參數(shù)型修正法，矩陣型修正法的目的是使修正后的有限元模型求出的特征值與實(shí)測(cè)值吻合，參數(shù)型修正法的目的是使修正后的有限元模型的響應(yīng)〔靜力位移、動(dòng)響應(yīng)和頻響函數(shù)等〕與試驗(yàn)結(jié)果相吻合。根據(jù)橋梁健康監(jiān)測(cè)內(nèi)容的特點(diǎn)，該方法中采用了參數(shù)型修正法對(duì)模型進(jìn)行修正。5.2橋梁承載能力狀態(tài)評(píng)估的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)推理方法模糊理論能夠直觀、高效地表征和處理領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)和知識(shí)，其推理方式類似于人類的思維方式是處理不確定性或非線性問(wèn)題的有利工具且有較強(qiáng)的解釋推理功能。