大跨径斜拉桥拉索状况评定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大跨径斜拉桥拉索构件状况评定方法及装置，方法包括：进行实桥调研及收集病害信息，根据特征对斜拉索病害进行分类；根据现有的桥梁养护及技术状况评定规范，对实际状态斜拉索各项评定指标进行基于状态的评定；基于对斜拉索的长期监测结果，从监测数据入手进行分析，结合车辆荷载的长期趋势分析，进行复杂荷载下的斜拉索疲劳性能分析；基于斜拉索长期监测数据，进行基于概率的斜拉索疲劳性能评估指标提取；计算斜拉索疲劳性能评估指标；采用基于半状态半概率的综合评定方法，进行大跨径斜拉桥拉索构件状况评定。该评定方法能够有效提高大跨径斜拉桥拉索构件评估的全面性和准确性，指导养护管理决策。

【技术实现步骤摘要】
大跨径斜拉桥拉索状况评定方法及装置
本专利技术涉及桥梁评估、养护和管理领域，特别涉及一种大跨径斜拉桥拉索状况评定方法及装置。
技术介绍
由于大跨径斜拉桥设计阶段的计算与实际的差异，施工期间技术、方法、质量上的问题，建成通车后在运营期发生材料缺陷，环境腐蚀，车辆超载以及养护管理不到位的因素，已建成的大跨径斜拉桥拉索构件在使用过程中逐渐出现了各类病害，且在行车荷载的反复循环作用下，其疲劳性能也逐渐衰减，导致拉索总体性能退化。这些病害的出现不仅影响了斜拉桥整体的安全运营，同时也降低了斜拉桥主体结构的安全储备。为了确保桥梁的结构安全和运营安全，研究更加科学合理的斜拉索技术状况评定方法是十分必要的。桥梁构件的技术状况评定是桥梁养护管理研究方向的一个重要分支，其评估结果将会为下一阶段的全桥维修及养护决策提供依据。作为斜拉桥养护工作的重点，对于结构和力学行为更为复杂的大跨径斜拉桥斜拉索构件来说，现行行业规范及方法尚难以完全、准确地评估其状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术，提供一种基于半概率和半状态的大跨斜拉桥拉索构件状况评定方法，根据斜拉索不同病害特点，分别采用基于概率和状态的方法进行评估，之后融合概率评估和状态评估结果，获得基于斜拉索的半概率半状态的评估结果。该评估方法能够有效提高大跨径斜拉桥拉索构件评估的全面性和准确性，指导养护管理决策。实现本专利技术目的的技术解决方案为：大跨径斜拉桥拉索构件状况评定方法，所述方法包括以下步骤：对斜拉索构件进行病害特征分析；<br>针对斜拉索疲劳特征，采用基于概率的评估方法进行评估；针对其他特征，采用基于状态的评估方法进行评估；融合两种评估结果获得斜拉索状况评定结果。进一步地，所述基于状态的评估方法的评估公式为：当x＝1时，U1＝DPcable1当x≥2时，其中j＝x,x取2,3,···,k当DPcablej＝100时，MCIcable＝0式中，MCIcable为斜拉索构件的评分值；k为构件出现的底层评价指标类型数量；U、x、y为引入的中间变量；DPcablej为斜拉索构件的第j个检测评价指标的扣分值，扣分值按照从大到小的顺序排列。进一步地，所述基于概率的评估方法包括以下步骤：步骤3-1，构建斜拉索疲劳评估指标，具体包括：(1)构建斜拉索极限状态方程为：g(Dc,C)＝Dc-D(n)＝0式中，Dc为斜拉索临界损伤值，视为随机变量；D(n)为斜拉索累积疲劳损伤值，属于随机值，随疲劳加载循环次数n单调增加；C为斜拉索材料性能参数；(2)结合斜拉索疲劳强度曲线方程和Miner线性累积损伤准则描述斜拉索累积疲劳损伤D(n)为：式中，m、C为材料性能参数，Δσi为斜拉索第i次随机应力历程的应力幅；Δσe为斜拉索变幅或随机应力的等效应力幅，ni为斜拉索第i次随机应力历程的作用次数；q为应力历程数；N为斜拉索的疲劳作用总次数，n为疲劳加载循环次数；(3)根据上述斜拉索极限状态方程和疲劳损伤D(n)，构建疲劳可靠度指标β为：其中，μlnC＝μlnN+mlnΔσ0σlnC＝σlnN式中，μZ、σZ分别为斜拉索构件功能函数Z的平均值和标准差；μlnDc、σlnDc分别为斜拉索材料累计损伤对数的平均值和标准差；μlnC、σlnC分别为斜拉索材料性能参数C对数的平均值和标准差；Δσ0为与平均疲劳寿命对应的应力幅值；步骤3-2，获取斜拉索疲劳参数，计算疲劳可靠度指标β值；所述斜拉索疲劳参数包括斜拉索材料性能参数m、C、μN、δN，斜拉索的等效应力幅Δσe及等效疲劳次数n；所述m、C为与斜拉索材料有关的常数，μN、δN分别为斜拉索平均疲劳寿命的均值、标准差；其中，等效应力幅Δσe及疲劳加载循环次数n的计算公式为：步骤3-3，利用标准正态累积分布函数计算斜拉索疲劳可靠概率P(N)：进一步地，所述融合两种评估结果获得斜拉索状况评定结果，所用公式为：MCI＝a1×MCIcable+a2×P(N)×100式中，MCI为融合后的评定结果，a1、a2分别为基于状态的评估方法的评估结果、基于概率的评估方法的评估结果的权重值，a1+a2＝1。大跨径斜拉桥拉索构件状况评定装置，包括：存储器，用于存储程序；处理器，用于运行所述程序；其中，所述程序在所述处理器中运行时，用于执行以下步骤：对斜拉索构件病害进行特征分析；针对斜拉索疲劳特征，采用基于概率的评估方法进行评估；针对其他特征，采用基于状态的评估方法进行评估；融合两种评估结果获得斜拉索状况评定结果。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术通过概率方法，以疲劳可靠概率的形式将斜拉索疲劳性能这一难以直接检测的病害引入斜拉索技术状况评估体系中，并与规范方法进行融合得到半状态半概率的综合评定分数，实现斜拉索状态的完整评估；2)本方法能够有效提高大跨径斜拉桥拉索构件评估工作的全面性和准确性，指导养护管理决策。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。附图说明图1为一个实施例中大跨径斜拉桥拉索构件状况评定方法流程图。图2为一个实施例中大跨径斜拉桥拉索索力监测数据预处理图，其中图(a)为索力传感器典型的一小时采样数据，图(b)为对图(a)滤波降噪后的数据。图3为一个实施例中大跨径斜拉桥索力长期监测信号小波分解图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本专利技术的技术思路为：首先进行斜拉索实际结构的病害检测，根据对病害进行特征分析将其分为两类：对于基于既有检测技术已经能够完全掌握的病害而言，直接根据病害检测结果，采用基于状态的评估方法，对于不确定性较高的疲劳性能，利用概率方法对其进行评估；然后，根据两种不同的评估对策，基于状态的评估方法按照规范进行标度；基于概率的疲劳评估方法，采用可靠度进行标度；对两种方法的评估结果转化到同一尺度融合，得到构件综合评估结果。在一个实施例中，结合图1，提供了一种大跨径斜拉桥拉索构件状况评定方法，该方法包括以下步骤：对斜拉索构件进行病害特征分析；针对斜拉索疲劳特征，采用基于概率的评估方法进行评估；针对其他特征，采用基于状态的评估方法进行评估；这里，其他特征包括：斜拉索锈蚀、断丝、滑移变位、涂层损坏、护套内材料老化变质、锚固区损坏、拉索线形异常、斜拉索护套病害等等。融合两种评估结果获得斜拉索状况评定结果。进一步地，在其中一个实施例中，所述基于状态的评估根据现有规范《公路桥梁技术状况评定标准》(JTG/TH21-2011)进行评估，评估公式为：当x＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.大跨径斜拉桥拉索构件状况评定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n对斜拉索构件进行病害特征分析；/n针对斜拉索疲劳特征，采用基于概率的评估方法进行评估；针对其他特征，采用基于状态的评估方法进行评估；/n融合两种评估结果获得斜拉索状况评定结果。/n

【技术特征摘要】
1.大跨径斜拉桥拉索构件状况评定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
对斜拉索构件进行病害特征分析；
针对斜拉索疲劳特征，采用基于概率的评估方法进行评估；针对其他特征，采用基于状态的评估方法进行评估；
融合两种评估结果获得斜拉索状况评定结果。


2.根据权利要求1所述的大跨径斜拉桥拉索构件状况评定方法，其特征在于，所述基于状态的评估方法的评估公式为：



当x＝1时，U1＝DPcable1
当x≥2时，其中j＝x,x取2,3,···,k
当DPcablej＝100时，MCIcable＝0
式中，MCIcable为斜拉索构件的评分值；k为构件出现的底层评价指标类型数量；U、x、y为引入的中间变量；DPcablej为斜拉索构件的第j个检测评价指标的扣分值，扣分值按照从大到小的顺序排列。


3.根据权利要求1所述的大跨径斜拉桥拉索构件状况评定方法，其特征在于，所述基于概率的评估方法包括以下步骤：
步骤3-1，构建斜拉索疲劳评估指标，具体包括：
(1)构建斜拉索极限状态方程为：
g(Dc,C)＝Dc-D(n)＝0
式中，Dc为斜拉索临界损伤值，视为随机变量；D(n)为斜拉索累积疲劳损伤值，属于随机值，随疲劳加载循环次数n单调增加；C为斜拉索材料性能参数；
(2)结合斜拉索疲劳强度曲线方程和Miner线性累积损伤准则描述斜拉索累积疲劳损伤D(n)为：



式中，m、C为材料性能参数，Δσi为斜拉索第i次随机应力历程的应力幅；Δσe为斜拉索变幅或随机应力的等效应力幅，ni为斜拉索第i次随机应力历程的作用次数；q为应力历程数；N为斜拉索的疲劳作用总次数，n为疲劳加载循环次数；
(3)根据上述斜拉索极限状态方程和疲劳损伤D(n)，构建疲劳可靠度指标β为：



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【专利技术属性】
技术研发人员：姚宇，章世祥，陆永泉，樊梓元，蒋龙泉，任远，黄侨，闫志刚，朱志远，李西芝，
申请(专利权)人：中设设计集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32