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公開番号2025139555
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-26
出願番号2025021377
出願日2025-02-13
発明の名称鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法
出願人重慶交通大学,Chongqing Jiaotong University,四川公路橋梁建設集団有限公司,四川路橋華東建設有限責任公司
代理人個人
主分類E01D 21/00 20060101AFI20250918BHJP(道路,鉄道または橋りょうの建設)
要約【課題】橋梁工事の技術分野に適用され、鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法を提供すること。
【解決手段】鋼管の局所のRGB三次元行列におけるRGBの最大値と最小値間の範囲で全橋のRGB三次元行列における環境背景点を識別、温度情報の行列における環境背景温度点を表記し、ドーム鋼管の温度倍の単位行列条件を満たすか否かによってコンクリート打設点を識別し、直交座標系における左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸の取得と、打設対象のアーチリブ全体を2n等分し、各セグメントの荷重作用からの断面変位より、左右の半分アーチの打設液面の中心の画素の横軸を参照し、構造の各断面変位応答算出を含む。よって、両側のコンクリートの液面差をリアルタイム、効率的且つ正確的に観察でき、打設状態における構造応答を取得し、アーチ橋の施工リスクを低減させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
全橋の可視光画像及び鋼管の局所の可視光画像のＲＧＢ三次元行列をそれぞれ取得し、且つ予め設定された鋼管の局所のＲＧＢ範囲に基づいて鋼管の局所のＲＧＢ三次元行列における異物点を除去し、前記異物点が除去された後の前記鋼管の局所のＲＧＢ三次元行列におけるＲＧＢの最大値と最小値との間に限定される値の範囲によって、全橋のＲＧＢ三次元行列における環境背景点を識別するステップ（１）と、
全橋の赤外画像の温度情報の行列を取得し、且つ前記環境背景点に基づいて前記温度情報の行列における環境背景温度点を表記し、前記環境背景温度点が表記された後の前記温度情報の行列からドーム鋼管の温度倍の単位行列を減算した後の温度差が予め設定された鋼管コンクリートと空鋼管との間の温度差の範囲を満たすか否かによって、コンクリートが打設された点を識別し、ここで、前記全橋の赤外画像及び前記全橋の可視光画像の撮影位置、撮影角度及びカメラの解像度はいずれも同じであるステップ（２）と、
上述した、コンクリートが打設された点における左と右の半分アーチの縦軸の最小値点に基づいて、左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸を確認し、上述した、コンクリートが打設された点における左と右の半分アーチの横軸の最小値点と縦軸の最大値点に基づいて、左と右側のアーチフットの断面の中心の画素の横軸を確認し、左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸と左と右側のアーチフットの断面の中心の画素の横軸に基づいて、直交座標系における左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸を取得するステップ（３）と、
打設対象のアーチリブ全体を２ｎ等分し、各セグメントの荷重による各断面の変位に基づいて、前記直交座標系における左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸を参照し、構造の各断面の変位応答を算出するステップ（４）とを含む
ことを特徴とする鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法。
続きを表示（約 3,700 文字）【請求項２】
ステップ（１）では、前記全橋の可視光画像及び鋼管の局所の可視光画像のＲＧＢ三次元行列は、次の通りであり、
前記全橋の可視光画像のＲＧＢ三次元行列は、次の通りであり、
TIFF
2025139555000038.tif
35
166
ここで、Ｒは、前記全橋の可視光画像のＲＧＢ三次元行列であり、ｒ、ｇ、ｂは、ぞれぞれ前記全橋の可視光画像のＲＧＢ三次元行列におけるＲＧＢ三原色値であり、ｘ×ｙは、カメラの解像度であり、
前記鋼管の局所の可視光画像のＲＧＢ三次元行列は、次の通りであり、
TIFF
2025139555000039.tif
35
166
ここで、Ｒ´は、前記鋼管の局所の可視光画像のＲＧＢ三次元行列であり、ｒ´、ｇ´、ｂ´は、それぞれ前記鋼管の局所の可視光画像のＲＧＢ三次元行列におけるＲＧＢ三原色値である
請求項１に記載の鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法。
【請求項３】
ステップ（１）では、前記全橋のＲＧＢ三次元行列における環境背景点は、次の通りであり、
TIFF
2025139555000040.tif
29
166
ここで、Ｒ
１
は、前記環境背景点が識別された後の全橋のＲＧＢ三次元行列であり、「…」は、前記全橋のＲＧＢ三次元行列における環境背景点であり、「１」は、前記全橋のＲＧＢ三次元行列における鋼管の表面点であり、ｘ×ｙは、カメラの解像度である
請求項１に記載の鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法。
【請求項４】
ステップ（２）では、前記全橋の赤外画像の温度情報の行列は、次の通りであり、
TIFF
2025139555000041.tif
23
166
ここで、Ｋは、前記全橋の赤外画像の温度情報の行列であり、Ｔは、温度であり、ｘ×ｙは、カメラの解像度である
請求項１に記載の鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法。
【請求項５】
ステップ（２）では、前記環境背景点に基づいて前記温度情報の行列における環境背景温度点を表記することは、
前記環境背景温度点が上述したコンクリートが打設された点の識別に影響を与えないように、前記温度情報の行列における、前記全橋のＲＧＢ三次元行列における環境背景点位置に対応する環境背景温度点に対して予め設定された温度を表記し、次の通りであり、
TIFF
2025139555000042.tif
29
166
ここで、Ｋ
１
は、環境背景温度点に対して予め設定された温度を表記した後の温度情報の行列であり、「…」は、前記全橋のＲＧＢ三次元行列における環境背景点位置に対応する環境背景温度点であり、予め設定された温度に表記し、Ｔは、前記温度情報の行列における鋼管の表面温度であり、ｘ×ｙは、カメラの解像度である
請求項１に記載の鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法。
【請求項６】
ステップ（２）では、前記環境背景温度点が表記された後の前記温度情報の行列からドーム鋼管の温度倍の単位行列を減算した温度差は、次の通りであり、
TIFF
2025139555000043.tif
26
166
ここで、Ｋ
２
は、前記環境背景温度が表記された後の前記温度情報の行列からドーム鋼管の温度倍の単位行列を減算した温度差行列であり、「…」は、環境背景温度点とドーム鋼管の温度倍の単位行列における対応点との温度差であり、△Ｔは、鋼管の表面温度とドーム鋼管の温度倍の単位行列における対応点との温度差であり、ｘ×ｙは、カメラの解像度である
請求項１に記載の鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法。
【請求項７】
ステップ（３）では、上述した、コンクリートが打設された点における左と右の半分アーチの縦軸の最小値点に基づいて、左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸を確認することは、次の通りであり、
TIFF
2025139555000044.tif
16
166
ここで、ｕ
左中
は、左半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸であり、ｍは、左半分アーチの縦軸の最小値点の数量であり、ｕ
ｉ
は、第ｉ個の左半分アーチの縦軸の最小値点の横軸であり、
TIFF
2025139555000045.tif
16
166
ここで、ｕ
右中
は、右半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸であり、ｗは、右半分アーチの縦軸の最小値点の数量であり、ｕ
ｉ
´は、第ｉ個の右半分アーチの縦軸の最小値点の横軸である
請求項１に記載の鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法。
【請求項８】
ステップ（３）では、上述した、コンクリートが打設された点における左と右の半分アーチの横軸の最小値点と縦軸の最大値点に基づいて、左と右側のアーチフットの断面の中心の画素の横軸を確認することは、次の通りであり、
TIFF
2025139555000046.tif
16
166
ここで、ｕ
左フット
は、左側アーチフットの断面の中心の画素の横軸であり、ｕ
左フット１
は、左半分アーチの横軸の最小値点の横軸であり、ｕ
左フット２
は、左半分アーチの縦軸の最大値点の横軸であり、
TIFF
2025139555000047.tif
16
166
ここで、ｕ
右フット
は、右側アーチフットの断面の中心の画素の横軸であり、ｕ
右フット１
は、右半分アーチの横軸の最小値点の横軸であり、ｕ
右フット２
は、右半分アーチの縦軸の最大値点の横軸である
請求項１に記載の鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法。
【請求項９】
ステップ（３）では、左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸と左と右側アーチフットの断面の中心の画素の横軸とに基づいて、直交座標系における左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸を取得することは、次の通りであり、
TIFF
2025139555000048.tif
35
166
ここで、ｘ
左中
は、直交座標系における左半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸であり、lは、橋梁スパンであり、ｕ
右フット
は、右側アーチフットの断面の中心の画素の横軸であり、ｕ
左フット
は、左側アーチフットの断面の中心の画素の横軸であり、ｕ
左中
は、左半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸であり、ｘ
右中
は、直交座標系における右半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸であり、ｕ
右中
は、右半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸である
請求項１に記載の鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法。
【請求項１０】
ステップ（４）では、各セグメントの荷重による各断面の変位に基づいて、前記直交座標系における左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸を参照し、構造の各断面の変位応答を算出することは、次の通りであり、
前記各セグメントの荷重による各断面の変位は、次の通りであり、
TIFF
2025139555000049.tif
20
166
ここで、△
ｉｊ
は、ｑ
ｊ
荷重による断面ｉの変位値であり、
TIFF
2025139555000050.tif
132
166
ｎは、打設対象のアーチリブ全体の等分した部数の１／２である
請求項１に記載の鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁工事の技術分野に関し、特に鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
管内のコンクリートを打設する過程において、コンクリートが鋼管に包まれているため、人は液面の位置を目視でリアルタイムに直接に観察することができず、左右の両側の鋼管を同期して打設し、橋梁の片側が荷重されることによる非対称な変形、施工リスクの増大を回避する必要があり、そして、当該液面差による荷重の作業状況は沢山であり、打設する前に総当たり法を用いて有限要素計算を行うことができず、打設時の橋梁構造の応答を正確に予測することができない。
【０００３】
従来技術において、機器のポンピング速度と鋼管の断面積に基づいてコンクリート打設済みの液面位置をおおよそ予測し、施工者がその付近でハンマーを用いて鋼管を叩いていき、経験によりコンクリート打設済みの液面を決定することが多い。打設時の橋梁構造の応答の予測について、打設過程においてアーチの両側の液面が同一水平面にあり、液面差による非対称な荷重が発生しないと簡略化して思われ、打設する前にいつくかの荷重作業状況を選択して有限要素により構造の応答を算出し、リアルタイムに予測することができない。
【０００４】
そのため、如何にコンクリート打設済みの液面を人為的な経験により決定する主観的要因を回避し、且つ打設過程における液面差による非対称な荷重を総合的に考慮し、打設過程における橋梁構造の応答をリアルタイムに予測できる鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法を実現することは、当業者が早急に解決すべき問題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これに鑑み、本発明は、鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を実現するために、本発明は、次のような技術案を採用する。
【０００７】
鋼管コンクリートアーチ橋の打設過程における力受け状態のリアルタイムモニタリング及び評価方法であって、全橋の可視光画像及び鋼管の局所の可視光画像のＲＧＢ三次元行列をそれぞれ取得し、且つ予め設定された鋼管の局所のＲＧＢ範囲に基づいて鋼管の局所のＲＧＢ三次元行列における異物点を除去し、異物点が除去された後の鋼管の局所のＲＧＢ三次元行列におけるＲＧＢの最大値と最小値との間に限定される値の範囲によって、全橋のＲＧＢ三次元行列における環境背景点を識別するステップ（１）と、全橋の赤外画像の温度情報の行列を取得し、且つ環境背景点に基づいて温度情報の行列における環境背景温度点を表記し、環境背景温度点が表記された後の温度情報の行列からドーム鋼管の温度倍の単位行列を減算した後の温度差が予め設定された鋼管コンクリートと空鋼管との間の温度差の範囲を満たすか否かによって、コンクリートが打設された点を識別し、ここで、全橋の赤外画像及び全橋の可視光画像の撮影位置、撮影角度及びカメラの解像度はいずれも同じであるステップ（２）と、コンクリートが打設された点における左と右の半分アーチの縦軸の最小値点に基づいて、左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸を確認し、コンクリートが打設された点における左と右の半分アーチの横軸の最小値点と縦軸の最大値点に基づいて、左と右側のアーチフットの断面の中心の画素の横軸を確認し、左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸と、左と右側のアーチフットの断面の中心の画素の横軸とに基づいて、直交座標系における左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸を取得するステップ（３）と、打設対象のアーチリブ全体を２ｎ等分し、各セグメントの荷重による各断面の変位に基づいて、直交座標系における左と右の半分アーチの打設された液面の中心の画素の横軸を参照し、構造の各断面の変位応答を算出するステップ（４）とを含む。
【０００８】
選択的に、ステップ（１）では、全橋の可視光画像及び鋼管の局所の可視光画像のＲＧＢ三次元行列は、次の通りであり、
全橋の可視光画像のＲＧＢ三次元行列は、次の通りであり、
TIFF
2025139555000002.tif
35
166
ここで、Ｒは、全橋の可視光画像のＲＧＢ三次元行列であり、ｒ、ｇ、ｂは、それぞれ全橋の可視光画像のＲＧＢ三次元行列におけるＲＧＢ三原色値であり、ｘ×ｙは、カメラの解像度であり、
鋼管の局所の可視光画像のＲＧＢ三次元行列は、次の通りであり、
TIFF
2025139555000003.tif
35
166
ここで、Ｒ´は、鋼管の局所の可視光画像のＲＧＢ三次元行列であり、ｒ´、ｇ´、ｂ´は、それぞれ鋼管の局所の可視光画像のＲＧＢ三次元行列におけるＲＧＢ三原色値である。
【０００９】
選択的に、ステップ（１）では、全橋のＲＧＢ三次元行列における環境背景点は、次の通りであり、
TIFF
2025139555000004.tif
29
166
ここで、Ｒ
１
は、環境背景点が識別された後の全橋のＲＧＢ三次元行列であり、「…」は、全橋のＲＧＢ三次元行列における環境背景点であり、「１」は、全橋のＲＧＢ三次元行列における鋼管の表面点であり、ｘ×ｙは、カメラの解像度である。
【００１０】
選択的に、ステップ（２）では、全橋の赤外画像の温度情報の行列は、次の通りであり、
TIFF
2025139555000005.tif
23
166
ここで、Ｋ、全橋の赤外画像の温度情報の行列であり、Ｔは、温度であり、ｘ×ｙは、カメラの解像度である。
（【００１１】以降は省略されています）

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