一种超高性能混凝土钢混结合段施工方法与流程

本发明涉及桥梁工程，具体为一种超高性能混凝土钢混结合段施工方法。

背景技术：

1、超高性能混凝土(uhpc)是新型的建筑材料，具有高强度、高韧性、低孔隙率和高耐久性的特点，能显著提升结构的承载能力和耐久性，因此，uhpc在桥梁、建筑等工程领域具有广泛的应用前景。

2、在桥梁工程中，钢-混凝土结合段是关键部位，其结构性能直接关系桥梁的安全和稳定性，传统的钢-混凝土结合段施工工艺复杂、施工周期长、质量控制难度大等，且桥梁跨径的不断增加和结构形式的多样化，对钢-混凝土结合段的施工技术提出更高的要求。

3、近年来，uhpc在钢-混凝土结合段的应用逐渐受到重视，uhpc材料的高强度和高耐久性使其成为理想的结合段材料，能有效解决传统施工方法中的诸多问题，而uhpc材料的施工工艺较为复杂，对施工设备和技术要求较高，需要对其施工方法进行深入研究和改进。

4、本文提出一种新的超高性能混凝土钢－混凝土结合段施工方法，旨在提高施工效率、保证施工质量，以充分发挥uhpc材料的优越性能。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种超高性能混凝土钢混结合段施工方法，以解决背景技术中的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种超高性能混凝土钢混结合段施工方法，包括如下步骤：

3、s1、钢筋加工与安装：

4、按照设计要求对钢筋进行切割、弯曲和连接；

5、将加工好的钢筋按照设计位置进行安装；

6、使用基于图像识别的算法对钢筋定位进行实时检测和校正；

7、s2、模具检查与安装：

8、在安装模具前，检查模具是否有损坏，以进行修补；

9、将模具固定在钢筋笼外部；

10、使用基于传感器的数据分析算法，实时监测模具的稳定性和位置；

11、s3、超高性能混凝土材料的称量与搅拌：

12、按照设计配比称量超高性能混凝土的各种材料；

13、将称量的材料倒入搅拌设备中，进行充分搅拌，直至超高性能混凝土混合均匀且无干粉团；

14、s4、超高性能混凝土浇筑与振捣：

15、将搅拌完成的超高性能混凝土分层倒入模具中；

16、使用振捣设备对各层超高性能混凝土进行振捣，确保超高性能混凝土密实无气泡；

17、s5、初步找平：

18、在超高性能混凝土浇筑完毕后，使用刮板对表面进行初步找平；

19、使用自动化找平系统，通过激光扫描技术实时调整找平操作；

20、s6、精细找平：

21、待超高性能混凝土初凝后，使用磨光机对表面进行精细找平；

22、应用基于视觉算法的表面光滑度检测系统，实时监测并调整磨光机操作；

23、s7、湿养护：

24、在超高性能混凝土终凝后，进行湿养护，保持表面湿润；

25、在湿养护期间，使用湿麻袋或塑料薄膜覆盖表面；

26、采用智能养护系统，通过传感器实时监测湿度和温度，根据算法自动调节养护环境；

27、s8、拆模与质量检查：

28、在养护完成且达到设计强度后进行拆模；

29、检查超高性能混凝土的表面质量和结合段的整体强度，确保无裂缝、无空洞；

30、使用无损检测技术进行质量评估。

31、优选的，所述s1步骤中，基于图像识别的算法用于对钢筋定位进行实时检测和校正，其基本公式如下：

32、igray＝0.2989·r+0.5870·g+0.1140·b，

33、其中，r、g、b表示红色、绿色和蓝色通道的像素值；

34、

35、其中，g(i,j)表示高斯核函数，igray表示灰度图像，k为滤波窗口大小的二分之一；

36、

37、其中，k为卷积核，i为输入图像。

38、优选的，所述s2步骤中，基于传感器的数据分析算法，实时监测模具的稳定性和位置，其基本公式如下：

39、y[n]＝αx[n]+(1-α)y[n-1]，

40、其中，x[n]是当前采样值，y[n]是滤波后的输出值，α是滤波系数；

41、

42、其中，di是第i个传感器的数据，wi是对应的权重，n是传感器数量；

43、

44、其中，μ是数据的平均值，n是数据点的数量。

45、优选的，所述s3步骤中，搅拌设备的搅拌时间区间6min～12min，搅拌设备的转速区间100r/min～300r/min。

46、优选的，所述s5步骤中，使用激光扫描技术和自动找平算法，如下是具体的步骤和公式：

47、激光扫描：

48、使用激光扫描仪实时获取混凝土表面的高度数据，生成高度矩阵h(x,y)；

49、高度矩阵h(x,y)：h(x,y)＝高度在位置(x,y)；

50、高度误差计算：

51、计算实际高度矩阵h(x,y)与目标高度矩阵t(x,y)之间的误差矩阵e(x,y)；

52、误差矩阵：e(x,y)＝h(x,y)-t(x,y)；

53、找平策略：

54、根据误差矩阵e(x,y)，制定找平策略，调整刮板的位置和角度；

55、调整量a(x,y)＝-α*e(x,y)，其中，α是调整系数，根据找平设备的性能和具体情况确定；

56、自动找平：

57、控制刮板按照调整量a(x,y)进行找平操作，重复扫描和调整，直到误差矩阵e(x,y)在允许范围内。

58、优选的，所述s6步骤中，采用基于视觉算法的表面光滑度检测系统和自动控制算法，如下是具体的步骤和公式：

59、表面高度数据采集：

60、使用激光扫描仪或摄像头实时获取混凝土表面的高度数据或图像数据，生成高度矩阵h(x,y)或图像矩阵i(x,y)；

61、表面误差计算：

62、计算实际表面高度h(x,y)与目标表面高度t(x,y)间的误差矩阵e(x,y)，或计算实际图像i(x,y)与目标图像ti(x,y)间的误差矩阵ei(x,y)；

63、表面平整度分析：

64、计算误差矩阵e(x,y)或ei(x,y)的均方根误差，评估表面平整度；

65、找平策略：

66、根据误差矩阵e(x,y)或ei(x,y)计算调整量a(x,y)或ai(x,y)，调整抛光机的位置和角度；

67、自动找平控制：

68、控制磨光机按照调整量a(x,y)或ai(x,y)进行精细找平操作，重复扫描和调整，直到误差矩阵e(x,y)或ei(x,y)在允许范围内。

69、优选的，所述s7步骤中，使用传感器监控湿度和温度，且根据算法自动调整养护措施，如下是具体的算法和公式：

70、湿度和温度数据采集：使用湿度传感器和温度传感器实时监测混凝土表面的湿度和温度；

71、湿度数据h(t)：h(t)＝湿度传感器在时间t的湿度读数；

72、温度数据t(t)：t(t)＝温度传感器在时间t的温度读数；

73、湿度控制算法：根据实时湿度数据h(t)和设定的目标湿度htarget，计算湿度偏差eh(t)；

74、湿度偏差：eh(t)＝htarget-h(t)；

75、温度控制算法：根据实时温度数据t(t)和设定的目标温度ttarget，计算温度偏差et(t)；

76、温度偏差：et(t)＝ttarget-t(t)，

77、自动调整湿养护措施：根据湿度和温度偏差，调整湿养护措施；

78、喷水量计算：

79、w(t)＝kh·eh(t)，

80、其中，w(t)为时间t的喷水量，kh为湿度调整系数；

81、覆盖调整：根据温度偏差et(t)，调整覆盖物的使用；

82、实时反馈控制：利用实时数据和控制算法进行反馈调整，确保湿度和温度在目标范围内；

83、反馈控制公式：

84、c(t)＝c(t-1)+kh·eh(t)+kt·et(t)，

85、其中，c(t)为时间t的控制措施调整量，kh和kt为湿度和温度调整系数。

86、优选的，所述s8步骤中，基于强度误差矩阵es(xi,yi,zi)和裂缝检测结果，进行整体质量评估，其基本公式如下：

87、

88、其中，n是采样点数量。

89、本发明提供一种超高性能混凝土钢混结合段施工方法。具备以下有益效果：

90、1、本发明通过使用精确的图像识别算法，自动化钢筋定位与安装，减少人工误差，提高安装效率，且在模具检查与安装过程中，基于传感器的数据分析算法，实时监测模具的稳定性和位置，确保模具安装精确无误，减少调整的时间，同时，利用传感器实时监控湿度和温度，确保混凝土在最佳条件下养护，提高混凝土的耐久性。

91、2、本发明通过模块化设计和施工方法，能灵活应对不同跨径和结构形式的要求，提高施工适应性和效率，且利用先进的图像识别和传感器技术，实时监控施工过程中的关键参数，确保施工质量稳定可靠，同时，在实现施工过程的全程监控和动态调整过程中，及时解决问题，确保施工顺利进行。

92、3、本发明的施工方法通过智能控制算法，确保超高性能混凝土材料的均匀混合和密实浇筑，以发挥材料的力学性能和耐久性，且利用激光扫描和视觉算法，确保混凝土表面的平整度和光滑度，减少表面缺陷和裂缝，延长结构的使用寿命。