[發明專利]基于相對位移極限方程的空心板鉸縫的服役壽命預測方法

有效

• 申請號: 201710725563.0
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107704648B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 康俊濤;林光毅;齊凱凱;劉開;黃林勝;顧河明;邵光強;秦世強
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 鐘鋒

本發明公開了一種空心板鉸縫的服役壽命預測方法，該方法考慮了混凝土及鋼筋的時變性后，通過鉸縫相鄰板底的相對位移列出極限狀態方程，確定變量的概率分布后，建立不同時間段的有限元模型，采用蒙特卡洛法進行各模型可靠度的計算，得到時變可靠度，之后確定臨界可靠度指標，最終得出空心板的服役壽命。本發明運用時變可靠度來預測鉸縫壽命的方法新穎有效，對空心板的維修養護起到指導作用，避免空心板因鉸縫破壞而出現單板受力狀況。

技術領域

本發明涉及，尤其涉及一種基于相對位移極限方程的空心板鉸縫的服役壽命預測方法。

背景技術

空心板廣泛應用于我國中小跨徑橋梁中，原因在于該類橋施工簡單，造價較低，梁高低，景觀效果好。但是，早年間修建的空心板鉸縫出現了破壞使得部分空心板出現了“單板受力”現象，造成了橋梁安全隱患。必要的提前維護可以使得這類情況大大減少，在空心板破壞前進行維修是較為經濟的方法，那么提前預測空心板的服役壽命，無疑會對維修養護的決策提供指導，從而有利于空心板的健康，保證橋梁的安全并且節省費用。

目前針對空心板壽命預測的研究較少，本文提出了一種根據鉸縫相鄰板底相對位移列出極限方程的方法，通過計算空心板的時變可靠度來預測鉸縫的壽命，該方法考慮了鉸縫混凝土及鋼筋的退化，預測結果較為準確，同時能夠適用于不同形式的空心板，適用性強。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于針對現有技術中的缺陷，提供一種基于相對位移極限方程的空心板鉸縫的服役壽命預測方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：基于相對位移極限方程的空心板鉸縫的服役壽命預測方法，包括以下步驟：

1)檢測空心板鉸縫，采集影響空心板鉸縫性能的變量，所述變量包括：非時變變量：鉸縫形式；以及時變變量：鉸縫橫向鋼筋截面面積，鉸縫縱向鋼筋截面面積，鉸縫混凝土強度；

2)根據采集的時變變量，建立時變變量的時變模型；

2.1)混凝土的時變模型如下：

混凝土的劣化主要是混凝土的碳化腐蝕，混凝土強度隨著時間的變化仍然服從正態分布，但其平均值及標準差是隨時間變化的，具體變化為：

σ_t＝σ_t0(0.0305t+1.2368) (2)

其中，

μ_t為t年后混凝土強度平均值；

μ_t0為混凝土28天強度平均值；

σ_t為t年后混凝土強度標準差值；

σ_t0為混凝土28天強度標準差值。

2.2)鋼筋的時變模型如下：

鋼筋銹蝕的過程用鋼筋的銹蝕深度來表示，銹蝕深度在銹脹開裂前后的時變特性不一樣，需分別考慮。

鋼筋銹脹未開裂時采用以下模型計算鋼筋銹脹開裂前的銹蝕深度：

δ_e1(t)＝λ_el(t-t₁) (3)

其中，

δ_e1(t)為銹脹開裂前的鋼筋銹蝕深度(mm)；

λ_el為銹脹開裂前的鋼筋銹蝕速度(mm/a)；

其中，t₁為鋼筋開始銹蝕時間，由下式確定：

其中，