基于计算机视觉的震后RC结构安全评估方法的研究

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中国作为一个地震频发的国家,震后损伤调查对于结构修复和重建具有重要的意义,目前常见的震后结构损伤调查方法为目视检查,工程师根据规范评估结构损伤的严重程度。虽然该过程有效,但是费时费力,存在安全隐患,且评估结果受主观因素影响。结构健康监测技术可以实时监测结构的安全状态,但是结构健康监测技术一般用于监测结构早期损伤的动态特性,而损伤调查往往针对于震后结构的损伤评估。因此针对以上问题,本文提出了基于计算机视觉的震后钢筋混凝土结构损伤识别与安全评估方法,主要的研究内容如下:研究钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)结构主要受力构件的损伤失效模式并进行损伤区域的划分。采用ABAQUS软件模拟钢筋混凝土主要构件(梁、柱、剪力墙)在低周往复加载下的损伤情况,并通过试验与模拟的骨架曲线对比验证模拟的可靠性,分析模拟结果,根据不同抗震参数下的构件损伤情况,研究钢筋混凝土主要构件的损伤失效模式,根据不同失效模式下的受压损伤云图划分损伤失效区域,为构件的损伤定位建立基础。提出钢筋混凝土构件损伤量化方法及结构安全评估方法。采用五等级损伤分级方法,通过修正的Park-Ang双参数损伤模型得到损伤指标,使用损伤指标量化构件破坏的严重程度;研究构件的损伤失效过程,提取各损伤等级下的宏观损伤特征,并与损伤等级、损伤指标建立对应关系,为基于目标检测方法的损伤识别提供依据;在构件损伤的基础上,结合规范,分别提出基于损伤构件数量及损伤指数的结构安全评估方法,实现由构件到结构的跨尺度评估。搭建震后钢筋混凝土结构多类型损伤识别与安全评估系统。通过对震后结构的现场拍照和网站搜索建立震后钢筋混凝土结构多类型损伤数据集,采用迁移学习的思想,完成细裂缝、宽裂缝、混凝土剥落、钢筋暴露和钢筋屈曲五类型宏观损伤特征识别,并针对识别精度较低的裂缝展开研究;从输入图像尺寸、优化算法、等方面优化网络的性能,并与当前流行的单阶段目标检测网络从检测速度和精度方面对比,验证本文方法的实用性。使用Py Qt5模块,将宏观损伤特征、损伤等级、损伤指数、损伤模式整合,建立基于YOLOv4损伤识别和安全评估的可视化平台,实现震后结构损伤的可视化安全评估。
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