本发明专利技术公开了一种混凝土排水管道剩余寿命预测方法及装置，本方法通过混凝土排水管道所受荷载数据确定荷载效应组合、通过混凝土排水管道结构抗力影响因素数据构建混凝土排水管道结构抗力衰减模型，基于荷载效应组合与混凝土排水管道结构抗力衰减模型构建混凝土排水管道结构功能函数，并根据混凝土排水管道结构功能函数绘制可靠性指标变化曲线，利用可靠性指标变化曲线对混凝土排水管道的剩余寿命进行预测。本发明专利技术考虑了混凝土抗压强度等因素的时变特性以及混凝土排水管道重要性差异对其剩余寿命的影响，预测过程更加科学合理，预测结果更加准确可靠。测结果更加准确可靠。测结果更加准确可靠。
【技术实现步骤摘要】
一种混凝土排水管道剩余寿命预测方法及装置
[0001]本专利技术涉及管道剩余寿命预测
，具体涉及一种混凝土排水管道剩余寿命预测方法及装置。
技术介绍
[0002]排水管网是城市市政管网系统的重要组成部分。结合现役排水管道结构参数以及重要性等因素对其剩余寿命进行预测，可有效避免对排水管网进行区域性大规模检测，减少排水管网运营与维护成本，为制定重点突出、有的放矢的排水管网运营与维护方案提供重要决策依据。
[0003]国内外专家学者针对油气管道剩余寿命预测开展了诸多研究，并取得了阶段性研究成果，然而，针对排水管道尤其是混凝土排水管道剩余寿命预测的文献却鲜有报道。其中，现有技术中基于管道内腐蚀缺陷、输送介质条件、管道本体及运行参数建立BP神经网络模型(是一种按照误差逆向传播算法训练的多层前馈神经网络)，并通过有限储存BFGS算法(逆秩2拟牛顿法)和学习率自适应动态调整对其进行优化，进而对天然气管道腐蚀缺陷进行预测，以为其剩余寿命预测提供依据；现有技术中基于加速老化试验数据建立剩余寿命预测模型，并获取在役聚乙烯燃气管道的氧化诱导期，进而对其剩余寿命进行预测；现有技术中基于油气管道的腐蚀数据，建立油气管道状态空间模型的状态方程及观测方程，进而建立逆高斯
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状态腐蚀退化模型，并依据该模型对油气管道的剩余寿命进行预测。
[0004]现有油气管道剩余寿命预测方法难以适用于排水管道，尤其难适用于混凝土排水管道。混凝土排水管道在管材、工作环境、输送介质、破坏形式等方面都与油气管道存在显著差异。油气管道通常为钢管(或聚乙烯管)，其抗力衰减的主要影响因素为管材腐蚀(或老化)，其破坏形式通常为延性破坏；混凝土排水管道的输送介质主要为市政污水或雨水，其抗力衰减的主要影响因素为混凝土碳化、污水对混凝土以及钢筋的腐蚀等，其破坏形式主要为脆性破坏。此外，现有油气管道剩余寿命预测方法未能考虑管道重要性差异对其剩余寿命的影响。混凝土排水管道通常埋设于城市道路或商业区下，不同混凝土排水管道在市政排水系统中所起作用不同，其维护和修复的成本也不相同，故有必要考虑管道的重要性差异对其剩余寿命的影响。
技术实现思路
[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有油气管道剩余寿命预测方法难以适用于混凝土排水管道且未能考虑管道重要性差异对其剩余寿命的影响的缺陷，从而提供一种适用于混凝土排水管道的剩余寿命预测方法及装置。
[0006]本专利技术提供了一种混凝土排水管道剩余寿命预测方法，包括：
[0007]获取混凝土排水管道所受荷载数据，并基于混凝土排水管道所受荷载数据确定其荷载效应组合；
[0008]获取混凝土排水管道结构抗力影响因素数据，并基于混凝土排水管道结构抗力影
响因素数据建立混凝土排水管道结构抗力衰减模型；
[0009]基于荷载效应组合与混凝土排水管道结构抗力衰减模型构建混凝土排水管道结构功能函数，并根据混凝土排水管道结构功能函数绘制可靠性指标变化曲线；
[0010]获取目标混凝土排水管道数据和基准可靠性指标，并基于目标混凝土排水管道数据与基准可靠性指标生成目标可靠性指标；
[0011]将目标可靠性指标与可靠性指标变化曲线进行匹配，基于匹配结果对目标混凝土排水管道的剩余寿命进行预测。
[0012]本专利技术提供的一种混凝土排水管道剩余寿命预测方法，基于混凝土排水管道所受荷载数据确定其荷载效应组合，基于混凝土排水管道结构抗力影响因素建立其结构抗力衰减模型，进而构建混凝土排水管道结构功能函数。依据混凝土排水管道结构功能函数绘制其可靠性指标变化曲线，并利用该曲线对混凝土排水管道的剩余寿命进行预测。本专利技术考虑了混凝土抗压强度等因素的时变特性以及混凝土排水管道重要性差异对其剩余寿命的影响，预测过程更加科学合理，预测结果更加准确可靠。
[0013]可选地，基于混凝土排水管道所受荷载数据确定荷载效应组合，包括：
[0014]提取混凝土排水管道所受荷载数据中的荷载类型和统计参数；其中，荷载类型包括竖向土压力、侧向土压力、地面堆积荷载、地面人群荷载和地面车辆荷载；
[0015]获取混凝土排水管道平均半径，基于混凝土排水管道平均半径和统计参数确定荷载效应组合。
[0016]可选地，基于混凝土排水管道结构抗力影响因素数据建立混凝土排水管道结构抗力衰减模型，包括：
[0017]提取混凝土排水管道结构抗力影响因素数据中的结构抗力影响因素类型；其中，结构抗力影响因素类型包括混凝土抗压强度、钢筋抗拉强度、钢筋截面面积；
[0018]获取混凝土排水管道截面有效高度、混凝土排水管道计算截面长度和与结构抗力影响因素类型对应的平均值时变模型，基于混凝土排水管道截面有效高度、混凝土排水管道计算截面长度和平均值时变模型建立混凝土排水管道结构抗力衰减模型。
[0019]可选地，基于混凝土排水管道截面有效高度、混凝土排水管道计算截面长度和平均值时变模型建立混凝土排水管道结构抗力衰减模型，其中，混凝土排水管道结构抗力衰减模型如下式所示：
[0020][0021]上式中，R(T)表示混凝土排水管道结构抗力，h0表示混凝土排水管道截面有效高度，b表示混凝土排水管道计算截面长度，μ
X6
(T)表示混凝土抗压强度对应的平均值时变模型，μ
X7
(T)表示钢筋截面面积对应的平均值时变模型，μ
X8
(T)表示钢筋抗拉强度对应的平均值时变模型。
[0022]可选地，基于荷载效应组合与结构抗力衰减模型构建混凝土排水管道结构功能函数，并根据混凝土排水管道结构功能函数绘制可靠性指标变化曲线，包括：
[0023]基于荷载效应组合与结构抗力衰减模型构建混凝土排水管道结构功能函数，将混凝土排水管道所受各类荷载和混凝土排水管道各类结构抗力影响因素作为混凝土排水管道结构功能函数的基本随机变量；
[0024]基于基本随机变量确定不同服役时间下混凝土排水管道的可靠性指标；
[0025]基于不同服役时间下混凝土排水管道的可靠性指标绘制可靠性指标变化曲线。
[0026]可选地，基于目标混凝土排水管道数据与基准可靠性指标生成目标可靠性指标，包括：
[0027]采集混凝土排水管道重要性影响因素数据，基于混凝土排水管道重要性影响因素数据构建管道重要性评价指数计算模型；
[0028]将目标混凝土排水管道数据输入管道重要性评价指数计算模型，生成目标混凝土排水管道重要性评价指数；
[0029]基于基准可靠性指标与目标混凝土排水管道重要性评价指数生成目标可靠性指标。
[0030]可选地，基于混凝土排水管道重要性影响因素数据构建管道重要性评价指数计算模型，包括：
[0031]分别对混凝土排水管道重要性影响因素的权重以及混凝土排水管道的重要性进行打分，生成权重系数和管道重要性评价指数；
[0032]基于混凝土排水管道重要性影响因素数据、权重系数和管道重要性评价指数确定线性拟合系数；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种混凝土排水管道剩余寿命预测方法，其特征在于，包括：获取混凝土排水管道所受荷载数据，并基于所述混凝土排水管道所受荷载数据确定荷载效应组合；获取混凝土排水管道结构抗力影响因素数据，并基于所述混凝土排水管道结构抗力影响因素数据建立混凝土排水管道结构抗力衰减模型；基于所述荷载效应组合与所述混凝土排水管道结构抗力衰减模型构建混凝土排水管道结构功能函数，并根据所述混凝土排水管道结构功能函数绘制可靠性指标变化曲线；获取目标混凝土排水管道数据和基准可靠性指标，并基于所述目标混凝土排水管道数据与所述基准可靠性指标生成目标可靠性指标；将所述目标可靠性指标与所述可靠性指标变化曲线进行匹配，基于匹配结果对目标混凝土排水管道的剩余寿命进行预测。2.根据权利要求1所述的一种混凝土排水管道剩余寿命预测方法，其特征在于，所述基于所述混凝土排水管道所受荷载数据确定荷载效应组合，包括：提取所述混凝土排水管道所受荷载数据中的荷载类型和统计参数；其中，所述荷载类型包括竖向土压力、侧向土压力、地面堆积荷载、地面人群荷载和地面车辆荷载；获取混凝土排水管道平均半径，基于所述混凝土排水管道平均半径和所述统计参数确定所述荷载效应组合。3.根据权利要求1所述的一种混凝土排水管道剩余寿命预测方法，其特征在于，所述基于所述混凝土排水管道结构抗力影响因素数据建立混凝土排水管道结构抗力衰减模型，包括：提取所述混凝土排水管道结构抗力影响因素数据中的结构抗力影响因素类型；其中，所述结构抗力影响因素类型包括混凝土抗压强度、钢筋抗拉强度、钢筋截面面积；获取混凝土排水管道截面有效高度、混凝土排水管道计算截面长度和与所述结构抗力影响因素类型对应的平均值时变模型，基于所述混凝土排水管道截面有效高度、所述混凝土排水管道计算截面长度和所述平均值时变模型建立所述混凝土排水管道结构抗力衰减模型。4.根据权利要求3所述的一种混凝土排水管道剩余寿命预测方法，其特征在于，所述基于所述混凝土排水管道截面有效高度、所述混凝土排水管道计算截面长度和所述平均值时变模型建立所述混凝土排水管道结构抗力衰减模型，其中，所述混凝土排水管道结构抗力衰减模型如下式所示：上式中，R(T)表示混凝土排水管道结构抗力，h0表示混凝土排水管道截面有效高度，b表示混凝土排水管道计算截面长度，μ
X6
(T)表示混凝土抗压强度对应的平均值时变模型，μ
X7
(T)表示钢筋截面面积对应的平均值时变模型，μ
X8
(T)表示钢筋抗拉强度对应的平均值时变模型。5.根据权利要求1所述的一种混凝土排水管道剩余寿命预测方法，其特征在于，所述基于所述荷载效应组合与所述结构抗力衰减模型构建混凝土排水管道结构功能函数，并根据
所述混凝土排水管道结构功能函数绘制可靠性指标变化曲线，包括：基...
【专利技术属性】
技术研发人员：董顺，张翰，高潮，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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