一种基于多参数自适应的锚栓承载力智能计算方法与流程

本发明涉及锚栓连接设计，更具体地说，本发明涉及一种基于多参数自适应的锚栓承载力智能计算方法。

背景技术：

1、锚栓作为后锚固连接的主要技术手段，广泛应用于既有结构改造、设备基础锚固、幕墙连接、轨道交通预埋槽道补强、核电管道支吊架等工程场景。锚栓在基材中的承载力计算结果直接关系到结构安全，因此其承载力验算是结构设计中的关键环节。

2、目前，工程中可用于锚栓承载力验算的计算软件主要由欧美锚栓制造企业及第三方独立软件机构开发，可根据多种设计规范进行单锚或群锚的承载力验算并出具计算书。通过有限元方法计算群锚各锚栓的非均匀内力分布；支持任意锚栓位置布置与任意锚板形状的内力分析；在多种规范之间通过用户选择进行切换；对地震、疲劳等动力荷载工况进行专项验算。

3、但是其在实际使用时，仍旧存在一些缺点，如现有计算方法所采用的基材参数主要来源于设计阶段假定的标准设计值以及锚栓产品认证文件给出的标定值，未能在计算流程中接入施工现场的实测参数，基材实际状态与设计假定值之间存在显著偏差且未能动态修正。在bim模型参数的自动接入方面集成度有限。设计阶段产生的承载力计算结果与施工阶段获得的现场拉拔检测实测数据之间，缺乏数据闭环。判定结果输出环节在判定不通过时，未能基于控制破坏模式自动生成针对性的方案优化建议，未能对可选优化方案的成本与工期影响进行量化对比，导致设计人员在方案调整环节缺乏量化决策依据。对化学锚栓胶体在长期常规荷载下的蠕变折减、温度循环导致的胶体性能衰减、抗震设防烈度与锚栓所在结构部位耦合的动力放大系数取值等长期服役性能评估的综合输出能力不足，难以预测锚栓在特定使用年限下的剩余服役寿命与建议复检周期。在跨境工程或对安全等级要求较高的工程中，未能提供两种或两种以上规范的并行计算与最不利包络输出，且未对不同规范的可靠度水平差异进行归一化处理，设计人员需分别在不同规范下重复输入并人工对比结果，效率较低且易因人为差错导致设计冗余度判断失准。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种基于多参数自适应的锚栓承载力智能计算方法，通过以下方案，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于多参数自适应的锚栓承载力智能计算方法，包括s1：接入数据源1，建立原始可信度权重，处理输出基材有效参数、钢筋干涉修正系数与历史拉拔统计修正系数；

3、s2：基材有效参数引入修正函数，动态修正混凝土抗压强度和化学胶粘结强度，得到基材有效强度与粘结强度；

4、s3：对锚栓群三维建模并求解锚栓轴力、剪力、附加拉力分量、拉力分布变异系数，判定分布情况并进入对应分支；

5、s4：在破坏模式下计算锚栓多套承载力，对规范结果进行归一化处理，取最不利包络值作为设计依据；

6、s5：对锚栓输出多种基础破坏模式的承载力，按主导度判别算法输出各破坏模式的主导度指标，判定破坏结构模式；

7、s6：基于数据源2，建立蠕变折减系数、疲劳寿命与抗震动力放大系数的计算函数，按设计使用年限输出锚栓服役寿命预测值与建议复检周期；

8、s7：接入施工现场抽检的锚栓实测承载力，计算计算值与实测值的偏差，标记检测数据并存入历史工程数据库，偏差超出阈值时触发参数自学习机制，反向修正基材参数或修正系数并更新参数库；

9、s8：以利用率为指标将计算结果划分为多个预警级别，针对警戒级与不通过级，根据主导破坏模式生成针对性优化建议，并对每种优化方案估算改动成本与工期影响，输出方案对比表。

10、优选的，所述数据源1包括设计参数、现场实测参数、bim模型参数、历史工程数据库参数；所述原始可信度权重根据数据源的来源等级、检测方法精度、数据时效性和样本量综合确定，并经归一化处理后通过加权融合输出基材有效参数、钢筋干涉修正系数与历史拉拔统计修正系数。

11、优选的，所述修正函数包括混凝土龄期修正函数、温湿度耦合修正函数、碳化深度修正函数及化学胶种修正函数，其中混凝土龄期修正函数根据混凝土浇筑至锚栓安装的实际龄期确定修正系数；温湿度耦合修正函数根据温度、相对湿度和作用时间计算，并区分施工期与服役期分别建立函数形式；碳化深度修正函数根据现场实测碳化深度与锚栓有效埋深的比值确定修正系数；化学胶种修正函数根据胶种类型确定粘结强度修正系数；各修正函数综合作用后输出混凝土抗压强度修正值与化学胶粘结强度修正值。

12、优选的，所述基础破坏模式至少包括钢材破坏、混凝土锥体破坏、粘结破坏、劈裂破坏、边缘破坏和撬动破坏；所述主导度判别算法基于各破坏模式承载力的相对大小计算主导度指标，并采用预设锐度参数放大最不利破坏模式的区分度；判定规则为：若存在主导度指标大于预设主导度阈值，则判定为单一主导破坏模式；否则，若前两位主导度指标差值小于预设差值阈值，则判定为复合破坏模式并应用复合破坏修正系数；否则判定为混合破坏模式并输出完整主导度分布。

13、优选的，所述破坏结构模式包括单一主导破坏模式、复合破坏模式或混合破坏模式。

14、优选的，所述数据源2包括荷载持续时间、服役期温度、应力比和抗震设防烈度参数；所述蠕变折减系数根据荷载持续时间、服役期温度和应力比计算得出；所述疲劳寿命按疲劳s-n曲线与雨流计数法对变幅疲劳荷载进行循环计数后得出；所述抗震动力放大系数根据设防烈度和锚栓所在结构部位通过查表或函数确定。

15、优选的，所述实测承载力通过检测仪器的无线模块上传至服务器；所述偏差为计算承载力与实测承载力的相对偏差；当偏差绝对值不超过预设偏差阈值时，检测数据带正常标记存入历史工程数据库用于后续样本积累；当偏差绝对值超过所述预设偏差阈值时，检测数据带异常标记存入历史工程数据库并触发参数自学习机制，调用反向回归模型修正基材参数或修正系数，并将修正结果写入参数库。

16、优选的，所述利用率为锚栓实际承受的设计荷载效应与经多规范包络后确定的设计承载力的比值，预设阈值将利用率划分不同预警级别。

17、优选的，所述警戒级与不通过级，根据主导破坏模式自动调取对应优化建议库，包括针对不同主导破坏模式的优化措施，对每种优化方案估算改动成本与工期影响，输出方案对比表供选择。

18、本发明的技术效果和优点：

19、1、本发明通过建立多源参数采集与可信度归一化加权融合机制，将设计参数、现场实测参数（混凝土回弹强度、超声波检测、钻芯取样强度等）、bim模型参数（钻孔区域钢筋分布、构件几何边界等）及历史工程数据库参数纳入统一的承载力计算流程，各数据源按来源等级、检测方法精度、数据时效性和样本量四个维度综合确定可信度权重并经归一化处理后加权融合输出基材有效参数。在此基础上，引入混凝土龄期修正函数、温湿度耦合修正函数（区分施工期与服役期）、碳化深度修正函数及化学胶种修正函数，对混凝土抗压强度与化学胶粘结强度进行二次动态修正，使承载力计算结果能够真实反映基材实际承载状态，显著降低了仅依赖设计假定值与产品标定值所带来的系统性偏差，提升了设计的精细化程度。

20、2、本发明通过建立一种多规范并行可靠度归一化包络验算与多破坏模式主导度判定的联动机制，支持同时调用两种或两种以上目标设计规范，对每根锚栓在每种破坏模式下独立计算承载力结果；通过预先建立的归一化系数将各规范结果统一至同一可靠度水平，取最不利包络值作为设计依据。同时，对钢材破坏、混凝土锥体破坏、粘结破坏、劈裂破坏、边缘破坏和撬动破坏共六种基础破坏模式，按主导度判别算法输出各破坏模式的主导度指标，自动判定单一主导破坏模式、复合破坏模式或混合破坏模式，将设计人员从在不同规范间反复输入与人工对比的工作中解放出来，提高了跨境工程与高安全等级工程的设计可靠度与工作效率。

21、3、本发明通过建立从设计计算到现场检测验证再到参数自学习的全链路数据闭环反馈机制，施工现场使用便携式拉拔检测仪对锚栓进行抽样检测，实测承载力通过无线模块上传至服务器，自动计算计算值与实测值的偏差。无论偏差是否超出预设阈值，检测数据均带标记存入历史工程数据库用于后续样本积累；当偏差超出阈值时，触发参数自学习机制，调用反向回归模型修正基材参数或修正系数，并将修正结果写入参数库供新项目调用。基于荷载持续时间、服役期温度、应力比和抗震设防烈度等参数，建立蠕变折减系数、疲劳寿命与抗震动力放大系数的计算函数，按设计使用年限输出锚栓服役寿命预测值与建议复检周期，使计算精度随历史数据的不断积累持续提升，同时为既有结构的安全运维提供了量化依据。