[发明专利]大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法及系统

说明书

一种大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法，其包括如下步骤：S1、预先获取大跨钢管混凝土拱桥CFST拱肋钢管的材料退化规律；S2、确定服役内各时段CFST承载能力时变可靠度；S3、确定服役内各时段CFST正常使用时变可靠度；S4、建立基于材料退化分析的CFST时变可靠度预测模型；S5、根据可靠度预测模型对大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度进行预测。本发明还提供一种大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测系统。

技术领域

本发明涉及桥梁安全监测技术领域，特别涉及一种大跨钢管混凝土拱桥 时变可靠度预测方法及系统。

背景技术

近三十年来，我国钢管混凝土拱桥取得举世瞩目的建设成就，许多大跨 钢管混凝土拱桥相继建成，但与此同时，也出现了一些与其快速发展主旋律 并不和谐的事故，由此可见，早期兴建的钢管混凝土拱桥或多或少存在局限 性，而后期又缺乏必要的养护和维修。随着服役期的增长，桥梁结构中各构 件在自然环境及使用环境等的作用下，将发生材料老化、结构损伤，这种累 积损伤必然造成结构性能的退化，结构的抗力也将随服役期的增长而衰减， 结构的承载能力和正常使用功能受到极大的威胁，使得钢管混凝土拱桥病害时有发生。为了便于对既有桥梁结构进行合理、有效的维修与加固，考虑既 有桥梁结构的抗力时变特性，对既有桥梁结构进行可靠度评估非常必要。

然而，目前对钢管混凝土拱桥可靠度的研究大多数没有考虑桥梁结构材 料性能以及结构抗力的退化影响，因此，无法预知服役大跨钢管混凝土拱桥 (CFST)真实可靠度及其剩余使用寿命，使得大跨钢管混凝土拱桥(CFST) 养护管理缺乏主动性和预防性。众所周知，随着服役期的增长，大跨钢管混 凝土拱桥(CFST)结构中各构件在自然环境及使用荷载等作用下，将发生 材料老化、结构损伤，这种累积损伤必然造成结构性能的退化，结构的抗力 也将随服役期的增长而衰减，结构的承载能力和正常使用功能受到极大的威 胁，使得钢管混凝土拱桥病害时有发生。因此，基于钢管混凝土拱桥桥梁材 料退化规律与桥梁结构承载力退化规律，通过探讨出钢管混凝土拱桥结构可 靠度随时间的衰变规律及其剩余寿命的预测方法，建立基于钢管混凝土拱桥 桥梁材料退化与结构可靠度衰变预测的桥梁预防性养护模型，对提高我国钢 管混凝土拱桥养护管理水平具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法及 系统。

一种大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法，其包括如下步骤：

S1、预先获取大跨钢管混凝土拱桥CFST拱肋钢管的材料退化规律；

S2、确定服役内各时段CFST承载能力时变可靠度；

S3、确定服役内各时段CFST正常使用时变可靠度；

S4、建立基于材料退化分析的CFST时变可靠度预测模型；

S5、根据可靠度预测模型对大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度进行预测。

在本发明所述的大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法中，

所述步骤S1包括：通过分析现场测试与材料性能相关的参数，结合材 料性能试验，得到拱肋钢管锈蚀速率及预测公式，锈蚀拱肋钢管的力学性能 退化规律；

所述通过分析现场测试与材料性能相关的参数包括：结合在役CFST获 取材料性能、构件抗力相关的参数，至少包括拱肋钢管锈蚀主要分布部位， 锈蚀深度与面积。

在本发明所述的大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法中，

所述步骤S2包括：