[發(fā)明專利]混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命迭代測定方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011538405.2
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112580212A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣瓊明;農(nóng)忠霖;吉學(xué)寬;胡文君
• 申請（專利權(quán)）人: 北部灣大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/02;G06F119/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 趙浩竹

本發(fā)明屬于混凝土服役壽命分析技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命迭代測定方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命迭代測定方法包括：構(gòu)建混凝土中氯離子擴(kuò)散解析模型；確定橋梁結(jié)構(gòu)混凝土可靠度；構(gòu)建基于可靠度的混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命迭代計(jì)算模型；進(jìn)行跨海橋梁混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命的迭代計(jì)算。本發(fā)明通過引入牛頓法，用割線斜率代替切線斜率，避免對可靠指標(biāo)求導(dǎo)的難題，建立的混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命的迭代計(jì)算模型可以通過迭代計(jì)算得到收斂的結(jié)果，收斂值就是混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命值，避免了傳統(tǒng)方法確定混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命的繁瑣過程。通過算例的驗(yàn)證，本發(fā)明建立的服役壽命迭代計(jì)算模型的計(jì)算結(jié)果精度高，且收斂穩(wěn)定，速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于混凝土服役壽命分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命迭代測定方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備。

背景技術(shù)

目前，對于暴露在氯鹽環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)，當(dāng)侵入混凝土的氯離子濃度在鋼筋周圍達(dá)到臨界值時，會使得鋼筋脫鈍銹蝕，引起鋼筋混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度和耐久性能退化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)無法按設(shè)計(jì)的服役壽命承受載荷而提前破壞，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命預(yù)測是國內(nèi)外工程界著重關(guān)注的問題。Yu et al.(2017)采用解析模型對氯鹽環(huán)境下混凝土的服役壽命進(jìn)行預(yù)測，sang、施養(yǎng)杭、楊綠峰分別采用有限元法、有限差分法和邊界元法求解數(shù)值模型來預(yù)測氯鹽環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命。而在實(shí)際過程中由于因素的多樣性、氣候環(huán)境的復(fù)雜性、材料的離散性以及施工過程均不能被量化考慮，因此采用確定性方法預(yù)測混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命造成較大的誤差。研究人員考慮擴(kuò)散模型中參數(shù)的不確定性來計(jì)算服役壽命，提出眾多基于結(jié)構(gòu)可靠概率的服役壽命預(yù)測模型。目前常用的是蒙特卡洛法和基于可靠度的一次二階矩法服役壽命預(yù)測模型。但是這些模型計(jì)算服役壽命時都需要計(jì)算一系列服役時間點(diǎn)對應(yīng)的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性可靠度，繪制出可靠度-服役時間的曲線圖，然后根據(jù)目標(biāo)可靠度在圖形中確定混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命，導(dǎo)致確定服役壽命的求解過程非常繁瑣，計(jì)算成本較大，不方便在工程中應(yīng)用。

同時，當(dāng)采用傳統(tǒng)方法計(jì)算海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命時，本質(zhì)上是在計(jì)算可靠度，計(jì)算過程與計(jì)算目標(biāo)都跟服役壽命無關(guān)。所以，要獲得目標(biāo)可靠指標(biāo)對應(yīng)的服役壽命值就必須要通過計(jì)算一系列服役時間下的可靠指標(biāo)值，得到一條足夠長的可靠指標(biāo)-服役時間的曲線圖，難以確定計(jì)算開始和結(jié)束的依據(jù)，計(jì)算過程繁瑣但又無法估計(jì)計(jì)算工作量。因此，亟需一種新的混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命迭代測定方法、系統(tǒng)。

通過上述分析，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及缺陷為：

(1)傳統(tǒng)根據(jù)目標(biāo)可靠度在圖形中確定混凝土結(jié)構(gòu)的服役壽命的方法中，確定服役壽命的求解過程非常繁瑣，計(jì)算成本較大，不方便在工程中應(yīng)用。

(2)當(dāng)采用傳統(tǒng)方法計(jì)算海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命時，要獲得目標(biāo)可靠指標(biāo)對應(yīng)的服役壽命值就必須要通過計(jì)算一系列服役時間下的可靠指標(biāo)值，得到一條足夠長的可靠指標(biāo)-服役時間的曲線圖，難以確定計(jì)算開始和結(jié)束的依據(jù)，計(jì)算過程繁瑣但又無法估計(jì)計(jì)算工作量。

解決以上問題及缺陷的難度為：傳統(tǒng)方法計(jì)算海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命時，采用的是可靠度方法，本質(zhì)上還只是在計(jì)算可靠度，計(jì)算可靠度之前必須要先給出確定的服役時間。而計(jì)算服役壽命是要找到與目標(biāo)可靠度對應(yīng)的服役時間，與可靠度方法是相反的過程，本質(zhì)上是可靠度的反問題。解決這一問題的難度在于可靠度計(jì)算方法本身并沒有建立起與計(jì)算服役壽命這一目標(biāo)相對應(yīng)的計(jì)算模型關(guān)系，導(dǎo)致無法通過該方法直接計(jì)算海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命。

解決以上問題及缺陷的意義為：建立服役壽命與可靠度之間的計(jì)算模型關(guān)系，解決給定目標(biāo)可靠度反算對應(yīng)服役時間的可靠度反問題，克服采用傳統(tǒng)方法計(jì)算海洋環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命時需要通過計(jì)算一系列服役時間下的可靠指標(biāo)值，得到一條足夠長的可靠指標(biāo)-服役時間的曲線圖才能確定目標(biāo)可靠指標(biāo)對應(yīng)的服役壽命值的繁瑣計(jì)算過程。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種混凝土結(jié)構(gòu)服役壽命迭代測定方法、系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)設(shè)備。