[发明专利]一种桥梁腐蚀监测与寿命预测方法

说明书

技术领域

本发明属于钢筋混凝土桥梁结构监测领域，涉及一种利用混凝土结构氯离子浓度、腐蚀速率预测该结构物寿命的分析方法。

背景技术

由以氯离子为主的金属离子扩散而引发的钢筋混凝土结构的腐蚀是桥梁结构损坏的最主要原因。因此对于钢筋混凝土的桥梁结构，实时监测其结构健康状态对于保证桥梁结构的安全性及交通运输的正常通行具有非常重要的意义。现有的腐蚀监测传感器大多数无法有效的监测腐蚀的长期扩散状况，也无法根据当前的腐蚀情况预测桥梁结构的剩余寿命。这一缺陷导致桥梁维护人员需要通过自己的相关经验判断传感器所反馈的数据，降低了对桥梁结构监测的及时性，同时也大大增加了桥梁维护人员的工作量。目前，许多新建混凝土结构中已使用了各种长期监测腐蚀状况的钢筋网腐蚀传感器，但这些传感器安装的复杂性导致这些传感器并不适合用于已建成的钢筋混凝土结构。因此，对已建成的钢筋混凝土桥梁结构的腐蚀监测和寿命预测则显得较为重要。

针对已建成钢筋混凝土桥梁结构的腐蚀监测和寿命预测问题，本专利所提出的一种桥梁腐蚀监测与寿命预测的方法，能够通过在已建成桥梁结构的三个不同深度安装氯离子浓度传感器，并配以腐蚀速率传感器，即可利用传感器数据即时判断当前桥梁结构的腐蚀状况，并通过数据推算出当前时刻距离腐蚀开裂时刻的时间。传感器的安装较为简单，而完善的系统算法也为桥梁维护人员节约了大量的时间和工作量。本发明能够及时提醒桥梁维护人员对桥梁的维护，也保障了桥梁结构的安全性及交通的正常通行。

发明内容

技术问题：本发明提供一种针对已建成桥梁，实时监测其腐蚀状况，并通过数据预测该桥梁结构的剩余寿命，能够极大的保障桥梁结构的安全性和交通运输正常通行的桥梁腐蚀监测与寿命预测方法。

技术方案：本发明的桥梁腐蚀监测与寿命预测方法，包括以下步骤：

步骤1）在桥梁混凝土桥墩中设置等距直线排列的至少三个氯离子浓度传感器，记氯离子传感器个数为N个，同时在直线两端的氯离子浓度传感器之间连线的中点处设置腐蚀速率传感器；通过氯离子浓度传感器分别采集时刻t₁，t₂，…t_i…t_S下桥梁各个点位X₁、X₂、…X_n…X_N处的氯离子浓度，其中t_i为第i个时刻，i为时刻序号，i=1,2，…，S，t₁为第一个数据采集时刻，t_S为进行寿命预测的时刻，即当前时刻，S为进行寿命预测的时刻序号，X_n为第n处点位，n=1,2，…，N，在t_i时刻下所采集的各个点位的氯离子浓度值分别记为C(X₁,t_i)，C(X₂,t_i)，…，C(X_n,t_i)，…C(X_N,t_i)；同时通过腐蚀速率传感器采集时刻t₁，t₂，…t_i…t_S下的腐蚀速率，分别记为CR₁，CR₂，…CR_i…CR_S；

步骤2）按照如下方法分别对各时刻的氯离子浓度C(X₁,t_i)，C(X₂,t_i)，…，C(X_n,t_i)，…C(X_N,t_i)，以及腐蚀速率CR_i进行初次筛选：

a）如果t_i时刻深度X₁、X₂、…X_n…X_N处所对应的一组氯离子浓度值C(X₁,t_i)，C(X₂,t_i)，…，C(X_n,t_i)，…C(X_N,t_i)有以下情形之一，则剔除该组数据：

任意一个氯离子浓度值为负值，

任意一个氯离子浓度值>2.0M，

该组氯离子浓度值的相关系数r的绝对值|r|<0.75；