一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法

1.本发明涉及一种骨料建模方法，尤其是一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，属于桥梁工程材料性能分析技术领域。


背景技术：

2.桥梁作为现代交通基础设施网络中重要的组成部分，其服役性能对国家和地区的经济发展和社会进步具有重要作用。混凝土结构凭借其优异的跨越性能和相对低廉的建设成本，在我国中小桥梁建设中得到广泛应用。而随着服役时间的延长，特别是在寒冷地区等恶劣的环境下，大量的混凝土桥梁出现耐久性问题，若不及时对其服役性能进行准确评估，一旦出现桥梁破坏、倒塌等事故，将会造成巨大的生命财产损失和恶劣的社会影响。
3.目前的研究学者普遍将混凝土看作是由粗骨料、水泥砂浆和界面过渡区三部分组成的复合不均匀材料。粗骨料作为其中的重要组成部分，其体积分数、形状、粒径分布等特征对混凝土自身强度以及离子侵蚀都具有较大的影响。外界侵蚀物质在混凝土中传输时，粗骨料会对其产生曲折效应和界面区效应，阻碍物质扩散。因此，对粗骨料进行准确地建模，是研究混凝土力学性能与耐久性能的重要前提。
4.对混凝土粗骨料的建模方法目前主要分为两种：(1)图像处理方法，即通过工业ct扫描等手段获得混凝土内部真实结构图像，基于2d或3d成像技术建立混凝土骨料模型；(2)参数化建模方法，即根据混凝土中粗骨料形状、级配、体积率等参数在指定空间范围内生成随机分布的骨料，建立混凝土细观结构模型。参数化建模方法主要以生成-投放的思想为主，首先生成随机形状和粒径的骨料，再将骨料随机投放到指定区域内。现有的模型主要将粗骨料建立为圆形、椭圆形、多边形和其他不规则形状，这些模型在模拟卵石时具有较好的效果，但是在模拟碎石时对其形状进行了相应的简化，使模拟的粗骨料对物质传输的阻碍效应与真实效应产生很大误差。因此，建立一种与真实混凝土粗骨料在形状、级配、体积率等参数上相吻合的随机模型，对研究真实混凝土桥梁力学性能与耐久性能具有重要意义。


技术实现要素：

5.为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，它考虑真实混凝土粗骨料形状参数，利用随机算法生成的随机多边形骨料吻合度高，能够更准确地模拟混凝土内粗骨料的分布特征。
6.为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，包括以下步骤：
7.步骤一：对真实混凝土桥梁钻芯取样得到混凝土芯样，之后获取混凝土芯样的断层图像，将断层图像导入cad中，利用line命令描绘出粗骨料的边缘并计算面积s及周长c，以此计算圆形度e
real
：
8.e
real
＝4πs/c29.最后进一步计算同一断层内各级粒径的粗骨料占混凝土总体的体积分数α
real
以
及所有粗骨料的圆形度的均值e
real
与标准差std
real
；
10.步骤二：根据混凝土芯样的断层尺寸建立试件边框，在试件边框内部随机生成圆形骨料的半径r及中心坐标(x，y)，判断圆形骨料间是否发生干涉，若发生干涉则重新生成，若未发生干涉则保存并输出当前圆形骨料，完成圆形骨料的生成与投放；
11.步骤三：依据实际描绘的粗骨料形状确定随机多边形骨料的边数，生成随机旋转角和随机半径，在圆形骨料基础上生成随机多边形骨料，同时判断随机多边形骨料间是否发生干涉
12.s3.1、利用python语言分别生成随机多边形骨料的边数n以及第k个随机半径rk，所用的python语言函数如下：
13.n＝random.randrange(n
min
,n
max
,1)
14.rk＝r
×
np.random.uniform(μ1,μ2)
15.式中，n
min
代表随机多边形骨料边数的最小值，n
max
代表随机多边形骨料边数的最大值，μ1代表随机半径的最小变化倍数，μ2代表随机半径的最大变化倍数，
16.在生成随机旋转角前，需拟定随机旋转角范围[θ
min
,θ
max
]，随机多边形骨料的第k个随机旋转角θk通过如下公式计算：
[0017]
θk＝θ
min
+np.random.uniform(β
min
,β
max
)
[0018]
β
min
＝360-θ
min
×
n-(n-k+1)
×
(θ
max-θ
min
)-(θ1+
…
+θ
k-1
)
[0019]
β
max
＝360-θ
min
×
n-(θ1+
…
+θ
k-1
)
[0020]
式中，β
min
为np.random.uniform函数生成随机旋转角的下限值，β
max
为np.random.uniform函数生成随机旋转角的上限值；
[0021]
s3.2、计算随机多边形骨料各顶点坐标，并将各顶点依次连接形成闭合多边形，根据上述生成的随机旋转角和随机半径，随机多边形骨料第k个顶点坐标(xk，yk)的计算公式如下：
[0022][0023]
式中，x、y分别为圆形骨料的圆心横纵坐标；
[0024]
s3.3、判断随机多边形骨料之间是否发生干涉，通过跨立实验的计算方法判断随机多边形骨料线段之间是否相交，若线段之间相交，则删除新生成的随机多边形骨料重新生成，若线段之间不相交，则保存当前随机多边形骨料的顶点坐标；
[0025]
步骤四：随机多边形骨料视为由多个三角形拼接而成，第k个三角形的面积公式计算为：
[0026][0027]
则随机多边形骨料的面积计算公式为：
[0028][0029]
设置骨料含量的允许误差值error1，新生成随机多边形骨料的同时计算其占试件边框的体积分数α
theo
，若与真实粗骨料的体积分数α
real
偏差在允许范围内，即：
[0030]
(α
theo-α
real
)/α
real
≤error1[0031]
则停止生成随机多边形骨料，
[0032]
设置生成随机多边形骨料的圆形度的均值e
theo
与标准差std
theo
的允许误差值error2，同时计算随机多边形骨料的圆形度的均值e
theo
与标准差std
theo
，若与真实粗骨料的圆形度的均值e
real
与标准差std
real
偏差在允许范围内，即：
[0033]
(e
theo-e
real
)/e
real
≤error2[0034]
(std
theo-std
real
)/std
real
≤error2[0035]
则生成的随机多边形骨料满足要求，否则，调整随机旋转角与随机半径范围，重新生成随机多边形骨料，
[0036]
最后将所有随机多边形骨料的顶点坐标输出，即可得到基于真实粗骨料的随机几何模型。
[0037]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：目前基于参数法建立的混凝土粗骨料随机模型普遍使用圆形、椭圆形、多边形等规则图形，这与粗骨料的实际形状具有较大差异，即使采用不规则多边形建立模型时，也未与粗骨料实际形状参数建立对比关系，无法验证所建立的模型是否与真实结构吻合，而本发明以真实采取的混凝土芯样作为基础材料，基于x-ray ct扫描技术和python语言，考虑真实混凝土粗骨料形状参数，利用随机算法生成的随机多边形骨料能够与真实粗骨料高度吻合，能够更准确地模拟混凝土内粗骨料的分布特征，极大降低计算粗骨料对物质传输阻碍作用时由骨料含量和形状分布问题产生的误差。
附图说明
[0038]
图1中a部分是本发明建立试件边框并随机生成圆形骨料的示意图；
[0039]
图1中b部分是本发明随机生成圆形骨料间发生干涉的示意图；
[0040]
图1中c部分是本发明随机生成圆形骨料间未发生干涉的示意图；
[0041]
图2是本发明中圆形骨料转化为随机多边形骨料的过程示意图；
[0042]
图3中a部分是本发明中多边形骨料间部分干涉的示意图；
[0043]
图3中b部分是本发明中多边形骨料间完全干涉的示意图；
[0044]
图4中a部分是本发明随机多边形骨料干涉判断中线段ab与线段cd相交的示意图；
[0045]
图4中b部分是本发明随机多边形骨料干涉判断中线段cd跨立线段ab的示意图；
[0046]
图4中c部分是本发明随机多边形骨料干涉判断中线段ab跨立线段cd的示意图；
[0047]
图5是本发明中随机多边形骨料的面积计算原理示意图；
[0048]
图6是实施例中试验对象的跨中断面示意图；
[0049]
图7是实施例中cad描绘的混凝土芯样中粗骨料的断层图像；
[0050]
图8是实施例生成的基于真实粗骨料的随机几何模型。
具体实施方式
[0051]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，
都属于本发明保护的范围。
[0052]
如图1～图5所示，一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，包括以下步骤：
[0053]
步骤一：对真实混凝土桥梁钻芯取样，获取混凝土芯样骨料真实分布情况，描绘粗骨料边缘并计算粗骨料的形状参数
[0054]
依据《混凝土结构现场检测技术标准(gb/t 50784-2013)》对真实混凝土桥梁进行现场钻芯得到混凝土芯样，之后获取混凝土芯样的断层图像，获取断层图像时应保证粗骨料与水泥砂浆之间具有清晰的界限。其中，断层图像可以采用x-ray ct对混凝土芯样进行扫描获得，同一块混凝土芯样宜获得三张以上图像；此外，断层图像也可采用切割机对混凝土芯样进行多次横向切割，在保证切面内的粗骨料清晰可见条件下对切面进行拍照获得。然后将混凝土芯样的断层图像导入cad中，利用line命令描绘出粗骨料的边缘并计算面积s及周长c，以此计算圆形度e
real
：
[0055]ereal
＝4πs/c2[0056]
最后进一步计算同一断层内各级粒径的粗骨料占混凝土总体的体积分数α
real
以及所有粗骨料的圆形度的均值e
real
与标准差std
real
。
[0057]
步骤二：根据混凝土芯样的断层尺寸建立试件边框，在试件边框内部随机生成圆形骨料的半径及中心位置，判断圆形骨料间是否发生干涉，完成圆形骨料的生成与投放
[0058]
圆形骨料作为后续随机多边形骨料的基础，圆形骨料的生成与投放具体如下：
[0059]
s2.1、定义试件边框的长和宽分别为h和w，参照图1(a)所示，根据步骤一中得到的体积分数α
real
计算各级粒径的粗骨料在试件边框内的面积作为模型的原始输入参数；
[0060]
s2.2、根据试件边框参数和各级粒径的粗骨料分布，随机生成半径r和中心坐标(x，y)的圆形骨料，该过程采用python语言中np.random.uniform函数在用户拟定的数值区间内生成符合均匀分布的随机数，为保证生成的圆形骨料能够成功投放到试件边框内，半径r和中心坐标(x，y)按如下命令生成：
[0061]
r＝np.random.uniform(d
imin
,d
imax
)
[0062]
x＝np.random.uniform(r,h-r)
[0063]
y＝np.random.uniform(r,w-r)
[0064]
式中，d
imin
为第i种级配骨料的最小粒径，d
imax
为第i种级配骨料的最大粒径；
[0065]
s2.3、判断新生成的圆形骨料与已生成的圆形骨料是否发生干涉，若发生干涉，参照图1(b)所示，则删除新生成的圆形骨料返回上一步，重新随机生成圆形骨料的半径r和中心坐标(x，y)，若未发生干涉，参照图1(c)所示，则保存并输出当前圆形骨料的半径r和中心坐标(x，y)，干涉的判断条件计算公式如下：
[0066][0067]
式中，xn、yn分别为新生成的圆形骨料的圆心横纵坐标，xj、yj分别为已生成的圆形骨料的圆心横纵坐标，rn、rj分别为新生成和已生成的圆形骨料的半径，η为骨料干涉范围影响系数。
[0068]
步骤三：依据实际描绘的粗骨料形状确定随机多边形骨料的边数，生成随机旋转角和随机半径，在圆形骨料基础上生成随机多边形骨料，同时判断随机多边形骨料间是否
发生干涉
[0069]
s3.1、利用python语言分别生成随机多边形骨料的边数n以及第k个随机半径rk，所用的python语言函数如下：
[0070]
n＝random.randrange(n
min
,n
max
,1)
[0071]rk
＝r
×
np.random.uniform(μ1,μ2)
[0072]
式中，n
min
代表随机多边形骨料边数的最小值，n
max
代表随机多边形骨料边数的最大值，μ1代表随机半径的最小变化倍数，μ2代表随机半径的最大变化倍数。
[0073]
在生成随机旋转角前，需拟定随机旋转角范围[θ
min
,θ
max
]，随机多边形骨料的第k个随机旋转角θk通过如下公式计算：
[0074]
θk＝θ
min
+np.random.uniform(β
min
,β
max
)
[0075]
β
min
＝360-θ
min
×
n-(n-k+1)
×
(θ
max-θ
min
)-(θ1+
…
+θ
k-1
)
[0076]
β
max
＝360-θ
min
×
n-(θ1+
…
+θ
k-1
)
[0077]
式中，β
min
为np.random.uniform函数生成随机旋转角的下限值，β
max
为np.random.uniform函数生成随机旋转角的上限值；
[0078]
s3.2、计算随机多边形骨料各顶点坐标，并将各顶点依次连接形成闭合多边形，参照图2所示，根据上述生成的随机旋转角和随机半径，随机多边形骨料第k个顶点坐标(xk，yk)的计算公式如下：
[0079][0080]
式中，x、y分别为圆形骨料的圆心横纵坐标；
[0081]
s3.3、判断随机多边形骨料之间是否发生干涉，通常多边形骨料之间相互干涉的方式分为两种：部分干涉(参照图3(a)所示)和完全干涉(参照图3(b)所示)，完全干涉情况已在s2.3中判断圆形骨料发生干涉时被剔除，所以该步骤中仅需判断部分干涉，当多边形骨料发生部分干涉时，多边形线段之间必存在相交，参照图4(a)所示。
[0082]
通过跨立实验的计算方法判断随机多边形骨料线段之间是否相交，若线段之间相交，则删除新生成的随机多边形骨料重新生成，若线段之间不相交，则保存当前随机多边形骨料的顶点坐标。
[0083]
跨立实验的原理是以一条线段为标准，若第二条线段的两个端点在第一条线段的两端，即认为第二条线段跨立第一条线段。当两条线段相互跨立时，则两条线段相交。此时，采用向量相乘的物理概念，即对于线段ab和线段cd，若：
[0084]
(ab
×
ac)
·
(ab
×
ad)≤0
[0085]
说明向量ac和向量ad相对于向量ab的旋转方向不同，即线段cd跨立线段ab，参照图4(b)所示，同理，若同时满足：
[0086][0087]
即认为线段ab与线段cd相交，参照图4(b)、4(c)所示，
[0088]
式中ab、ac、ad、cd、ca、cb表示向量，ab＝(x
b-xa,y
b-ya)，其他向量计算方法以此类
推。
[0089]
步骤四：通过随机多边形骨料的体积含量判断是否停止生成，通过计算随机多边形骨料的形状参数判断与真实粗骨料是否匹配
[0090]
s4.1、通过随机旋转角和随机半径产生的随机多边形骨料可视为由多个三角形拼接而成，参照图5所示，第k个三角形的面积公式计算为：
[0091][0092]
则随机多边形骨料的面积计算公式为：
[0093][0094]
s4.2、设置骨料含量的允许误差值error1，新生成随机多边形骨料的同时计算其占试件边框的体积分数α
theo
，若与真实粗骨料的体积分数α
real
偏差在允许范围内，即：
[0095]
(α
theo-α
real
)/α
real
≤error1[0096]
则停止生成随机多边形骨料；
[0097]
s4.3、设置生成随机多边形骨料的圆形度的均值e
theo
与标准差std
theo
的允许误差值error2，同时计算随机多边形骨料的圆形度的均值e
theo
与标准差std
theo
，若与真实粗骨料的圆形度的均值e
real
与标准差std
real
偏差在允许范围内，即：
[0098]
(e
theo-e
real
)/e
real
≤error2[0099]
(std
theo-std
real
)/std
real
≤error2[0100]
则生成的随机多边形骨料满足要求，否则，调整随机旋转角与随机半径范围，重新生成随机多边形骨料。
[0101]
s4.4、将所有随机多边形骨料的顶点坐标输出，即可得到基于真实粗骨料的随机几何模型。
[0102]
实施例
[0103]
本实施例以哈尔滨一退役预应力混凝土简支板梁作为试验对象，具体为哈尔滨西大直桥，桥梁实际服役年限27年，全长15.96m，计算跨径15.40m，单梁宽度1.24m，腹板厚度0.23m，跨中断面参照图6所示，混凝土材料等级为c40，骨料粒径为5
–
20mm，水泥为普通硅酸盐42.5水泥，水灰比0.45。
[0104]
步骤一：对预应力混凝土简支板梁全长范围内不同位置进行钻芯获取混凝土芯样，采用x-ray ct进行扫描获得同一块混凝土芯样的三张断层图像并导入cad后描绘的粗骨料参照图7所示，计算所有粗骨料的面积s、周长c、圆形度e
real
以及三个断层的骨料含量，对三个断层内粗骨料的几何参数取均值，得到结果如下：体积分数α
real
为29.3％，粗骨料的圆形度的均值e
real
与标准差std
real
分别为0.647和0.130。
[0105]
步骤二：建立试件边框参数为h＝w＝90mm，在python中根据实际粗骨料粒径级配生成圆形骨料和圆心坐标的命令分别为：
[0106]
r＝np.random.uniform(5,20)
[0107]
x＝np.random.uniform(r,90-r)
[0108]
y＝np.random.uniform(r,90-r)
[0109]
骨料干涉范围影响系数η取值为1.05，完成圆形骨料的生成与投放。
[0110]
步骤三：参照实际粗骨料边缘的描绘结果，取随机多边形骨料的边数n的范围为[4，8]，随机半径的变化倍数范围为[0.75，1.10]，拟定随机旋转角范围为[10，150]，即在python语言中输入参数的命令为：
[0111]
n＝random.randrange(4,8,1)
[0112]rk
＝r
×
np.random.uniform(0.75,1.10)
[0113]
θk＝10+np.random.uniform(β
min
,β
max
)
[0114]
β
min
＝360-10
×
n-(n-k+1)
×
140-(θ1+
…
+θ
k-1
)
[0115]
β
max
＝360-10
×
n-(θ1+
…
+θ
k-1
)
[0116]
计算多边形各顶点坐标，并通过跨立试验判断随机多边形骨料线段之间是否相交。
[0117]
步骤四：设置骨料含量的允许误差值error1为1％，新生成随机多边形骨料的体积分数α
theo
为29.2％，在误差允许范围内，此时停止生成随机多边形骨料，最终得到的随机几何模型参照图8所示，设置生成随机多边形骨料的圆形度的均值e
theo
与标准差std
theo
的允许误差值error2为3％，计算随机多边形骨料的圆形度的均值e
theo
与标准差std
theo
分别为0.66和0.132，均在误差允许范围内，说明本实施例生成的随机多边形骨料与真实混凝土粗骨料具有良好的吻合效果。
[0118]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0119]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：对真实混凝土桥梁钻芯取样得到混凝土芯样，之后获取混凝土芯样的断层图像，将断层图像导入cad中，利用line命令描绘出粗骨料的边缘并计算面积s及周长c，以此计算圆形度e
real
：e
real
＝4πs/c2最后进一步计算同一断层内各级粒径的粗骨料占混凝土总体的体积分数α
real
以及所有粗骨料的圆形度的均值e
real
与标准差std
real
；步骤二：根据混凝土芯样的断层尺寸建立试件边框，在试件边框内部随机生成圆形骨料的半径r及中心坐标(x，y)，判断圆形骨料间是否发生干涉，若发生干涉则重新生成，若未发生干涉则保存并输出当前圆形骨料，完成圆形骨料的生成与投放；步骤三：依据实际描绘的粗骨料形状确定随机多边形骨料的边数，生成随机旋转角和随机半径，在圆形骨料基础上生成随机多边形骨料，同时判断随机多边形骨料间是否发生干涉s3.1、利用python语言分别生成随机多边形骨料的边数n以及第k个随机半径r
k
，所用的python语言函数如下：n＝random.randrange(n
min
,n
max
,1)r
k
＝r
×
np.random.uniform(μ1,μ2)式中，n
min
代表随机多边形骨料边数的最小值，n
max
代表随机多边形骨料边数的最大值，μ1代表随机半径的最小变化倍数，μ2代表随机半径的最大变化倍数，在生成随机旋转角前，需拟定随机旋转角范围[θ
min
,θ
max
]，随机多边形骨料的第k个随机旋转角θ
k
通过如下公式计算：θ
k
＝θ
min
+np.random.uniform(β
min
,β
max
)β
min
＝360-θ
min
×
n-(n-k+1)
×
(θ
max-θ
min
)-(θ1+
…
+θ
k-1
)β
max
＝360-θ
min
×
n-(θ1+
…
+θ
k-1
)式中，β
min
为np.random.uniform函数生成随机旋转角的下限值，β
max
为np.random.uniform函数生成随机旋转角的上限值；s3.2、计算随机多边形骨料各顶点坐标，并将各顶点依次连接形成闭合多边形，根据上述生成的随机旋转角和随机半径，随机多边形骨料第k个顶点坐标(x
k
，y
k
)的计算公式如下：式中，x、y分别为圆形骨料的圆心横纵坐标；s3.3、判断随机多边形骨料之间是否发生干涉，通过跨立实验的计算方法判断随机多边形骨料线段之间是否相交，若线段之间相交，则删除新生成的随机多边形骨料重新生成，若线段之间不相交，则保存当前随机多边形骨料的顶点坐标；步骤四：随机多边形骨料视为由多个三角形拼接而成，第k个三角形的面积公式计算为：
则随机多边形骨料的面积计算公式为：设置骨料含量的允许误差值error1，新生成随机多边形骨料的同时计算其占试件边框的体积分数α
theo
，若与真实粗骨料的体积分数α
real
偏差在允许范围内，即：(α
theo-α
real
)/α
real
≤error1则停止生成随机多边形骨料，设置生成随机多边形骨料的圆形度的均值e
theo
与标准差std
theo
的允许误差值error2，同时计算随机多边形骨料的圆形度的均值e
theo
与标准差std
theo
，若与真实粗骨料的圆形度的均值e
real
与标准差std
real
偏差在允许范围内，即：(e
theo-e
real
)/e
real
≤error2(std
theo-std
real
)/std
real
≤error2则生成的随机多边形骨料满足要求，否则，调整随机旋转角与随机半径范围，重新生成随机多边形骨料，最后将所有随机多边形骨料的顶点坐标输出，即可得到基于真实粗骨料的随机几何模型。2.根据权利要求1所述的一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，其特征在于：所述步骤一中断层图像采用x-ray ct对混凝土芯样进行扫描获得，同一块混凝土芯样获得三张以上图像。3.根据权利要求1所述的一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，其特征在于：所述步骤二具体包括：s2.1、定义试件边框的长和宽分别为h和w，根据步骤一中得到的体积分数α
real
计算各级粒径的粗骨料在试件边框内的面积作为模型的原始输入参数；s2.2、根据试件边框参数和各级粒径的粗骨料分布，随机生成半径r和中心坐标(x，y)的圆形骨料，该过程采用python语言中np.random.uniform函数在用户拟定的数值区间内生成符合均匀分布的随机数，半径r和中心坐标(x，y)按如下命令生成：r＝np.random.uniform(d
imin
,d
imax
)x＝np.random.uniform(r,h-r)y＝np.random.uniform(r,w-r)式中，d
imin
为第i种级配骨料的最小粒径，d
imax
为第i种级配骨料的最大粒径；s2.3、判断新生成的圆形骨料与已生成的圆形骨料是否发生干涉，若发生干涉，则删除新生成的圆形骨料返回上一步，重新随机生成圆形骨料的半径r和中心坐标(x，y)，若未发生干涉，则保存并输出当前圆形骨料的半径r和中心坐标(x，y)。4.根据权利要求3所述的一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，其特征在于：所述s2.3中干涉的判断条件计算公式如下：式中，x
n
、y
n
分别为新生成的圆形骨料的圆心横纵坐标，x
j
、y
j
分别为已生成的圆形骨料的圆心横纵坐标，r
n
、r
j
分别为新生成和已生成的圆形骨料的半径，η为骨料干涉范围影响系数。

技术总结
一种基于真实混凝土桥梁的粗骨料几何建模方法，涉及一种骨料建模方法。对真实混凝土桥梁钻芯取样，以获取的混凝土芯样骨料真实分布特征为基础，建立试件边框，先在内部随机生成半径及中心位置完成圆形骨料的生成与投放，同时判断干涉情况，之后在圆形骨料基础上生成随机多边形骨料，同时判断干涉情况，通过体积含量判断是否停止生成，最后判断与真实粗骨料是否匹配。考虑真实混凝土粗骨料形状参数，利用随机算法生成的随机多边形骨料吻合度高，能够更准确地模拟混凝土内粗骨料的分布特征。够更准确地模拟混凝土内粗骨料的分布特征。够更准确地模拟混凝土内粗骨料的分布特征。


技术研发人员：李顺龙 崔洪涛 李忠龙 高庆飞
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2023.03.10
技术公布日：2023/7/20