[發明專利]大跨鋼管混凝土拱橋時變可靠度預測方法及系統

在審

• 申請號: 202111478818.0
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114154221A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 王成軍;梁麗;宋亞楠;李燕;靳波;盧敏;翟鵬;韓向奎;馬建萍;劉彭成;宋志紅;常婭;車志英;李鑫陽;毛宇;李紅;鄧育林
• 申請（專利權）人: 山西交通控股集團有限公司晉城高速公路分公司;武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F17/11;E01D4/00;E01D101/30;E01D101/24;G06F119/02
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 張璐

一種大跨鋼管混凝土拱橋時變可靠度預測方法，其包括如下步驟：S1、預先獲取大跨鋼管混凝土拱橋CFST拱肋鋼管的材料退化規律；S2、確定服役內各時段CFST承載能力時變可靠度；S3、確定服役內各時段CFST正常使用時變可靠度；S4、建立基于材料退化分析的CFST時變可靠度預測模型；S5、根據可靠度預測模型對大跨鋼管混凝土拱橋時變可靠度進行預測。本發明還提供一種大跨鋼管混凝土拱橋時變可靠度預測系統。

技術領域

本發明涉及橋梁安全監測技術領域，特別涉及一種大跨鋼管混凝土拱橋 時變可靠度預測方法及系統。

背景技術

近三十年來，我國鋼管混凝土拱橋取得舉世矚目的建設成就，許多大跨 鋼管混凝土拱橋相繼建成，但與此同時，也出現了一些與其快速發展主旋律 并不和諧的事故，由此可見，早期興建的鋼管混凝土拱橋或多或少存在局限 性，而后期又缺乏必要的養護和維修。隨著服役期的增長，橋梁結構中各構 件在自然環境及使用環境等的作用下，將發生材料老化、結構損傷，這種累 積損傷必然造成結構性能的退化，結構的抗力也將隨服役期的增長而衰減， 結構的承載能力和正常使用功能受到極大的威脅，使得鋼管混凝土拱橋病害時有發生。為了便于對既有橋梁結構進行合理、有效的維修與加固，考慮既 有橋梁結構的抗力時變特性，對既有橋梁結構進行可靠度評估非常必要。

然而，目前對鋼管混凝土拱橋可靠度的研究大多數沒有考慮橋梁結構材 料性能以及結構抗力的退化影響，因此，無法預知服役大跨鋼管混凝土拱橋 (CFST)真實可靠度及其剩余使用壽命，使得大跨鋼管混凝土拱橋(CFST) 養護管理缺乏主動性和預防性。眾所周知，隨著服役期的增長，大跨鋼管混 凝土拱橋(CFST)結構中各構件在自然環境及使用荷載等作用下，將發生 材料老化、結構損傷，這種累積損傷必然造成結構性能的退化，結構的抗力 也將隨服役期的增長而衰減，結構的承載能力和正常使用功能受到極大的威 脅，使得鋼管混凝土拱橋病害時有發生。因此，基于鋼管混凝土拱橋橋梁材 料退化規律與橋梁結構承載力退化規律，通過探討出鋼管混凝土拱橋結構可 靠度隨時間的衰變規律及其剩余壽命的預測方法，建立基于鋼管混凝土拱橋 橋梁材料退化與結構可靠度衰變預測的橋梁預防性養護模型，對提高我國鋼 管混凝土拱橋養護管理水平具有重要意義。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種大跨鋼管混凝土拱橋時變可靠度預測方法及 系統。

一種大跨鋼管混凝土拱橋時變可靠度預測方法，其包括如下步驟：

S1、預先獲取大跨鋼管混凝土拱橋CFST拱肋鋼管的材料退化規律；

S2、確定服役內各時段CFST承載能力時變可靠度；

S3、確定服役內各時段CFST正常使用時變可靠度；

S4、建立基于材料退化分析的CFST時變可靠度預測模型；

S5、根據可靠度預測模型對大跨鋼管混凝土拱橋時變可靠度進行預測。

在本發明所述的大跨鋼管混凝土拱橋時變可靠度預測方法中，

所述步驟S1包括：通過分析現場測試與材料性能相關的參數，結合材 料性能試驗，得到拱肋鋼管銹蝕速率及預測公式，銹蝕拱肋鋼管的力學性能 退化規律；

所述通過分析現場測試與材料性能相關的參數包括：結合在役CFST獲 取材料性能、構件抗力相關的參數，至少包括拱肋鋼管銹蝕主要分布部位， 銹蝕深度與面積。

在本發明所述的大跨鋼管混凝土拱橋時變可靠度預測方法中，

所述步驟S2包括：