一種基于概率理論和現(xiàn)場檢測的橋梁耐久壽命分析方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于條件概率理論和現(xiàn)場檢測、具有自我更新功能的橋梁構(gòu)件耐久壽命分析方法，包括：采用條件概率理論建立待測橋梁耐久壽命概率模型；建立基于FICK第二定律的理論氯離子擴(kuò)散系數(shù)和實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)的相關(guān)關(guān)系；建立混凝土保護(hù)層、實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)等檢測數(shù)據(jù)的更新利用方法；建立以耐久性目標(biāo)可靠指標(biāo)為評(píng)估依據(jù)的分析方法。本發(fā)明充分利用在役橋梁歷年的定期檢測和特殊檢測數(shù)據(jù)，不斷修正混凝土保護(hù)層厚度的統(tǒng)計(jì)特征和氯離子擴(kuò)散系數(shù)的取值，使預(yù)測結(jié)果越來越符合實(shí)際情況；同時(shí)，考慮混凝土橋梁構(gòu)件在運(yùn)營過程中可能出現(xiàn)的鋼筋銹蝕工況，給出了相應(yīng)的具體評(píng)估方法，容易理解，方便應(yīng)用。
【專利說明】一種基于概率理論和現(xiàn)場檢測的橋梁耐久壽命分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及橋梁耐久性的檢測方法，特別涉及一種基于條件概率理論和現(xiàn)場檢 測、具有自我更新功能的橋梁構(gòu)件耐久壽命分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國的基礎(chǔ)建設(shè)得到巨大的進(jìn)步。橋梁的建造是我國重要 的基礎(chǔ)檢測之一，預(yù)測橋梁的使用年限即橋梁的耐久性，是橋梁監(jiān)測和管理重要項(xiàng)目之一。 目前我國的橋梁的多為混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性是指混凝土結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件在可預(yù)見 的工作環(huán)境及材料內(nèi)部因素作用下，在預(yù)期的使用年限內(nèi)抵抗大氣影響、化學(xué)侵蝕和其他 劣化過程中，不需要花費(fèi)大量資金維修，也能保持其安全性、適用性和外觀要求的功能。目 前，氯鹽環(huán)境下橋梁混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性評(píng)估是跨江海橋梁耐久性研究的重要方向。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明設(shè)計(jì)開發(fā)了一種基于條件概率理論和現(xiàn)場檢測、具有自我更新功能的橋梁 構(gòu)件耐久壽命分析方法。
[0004] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0005] -種基于概率理論和現(xiàn)場檢測的橋梁耐久壽命分析方法，包括：
[0006] 步驟1、制作與待測混凝土橋梁所用混凝土的原料、原料配比和強(qiáng)度相同的混凝 土測試塊；利用Permit離子遷移法檢測混凝土試塊，得到混凝土試塊的實(shí)測氯離子擴(kuò)散系 數(shù)，利用快速氯離子遷移法檢測混凝土試塊，得到混凝土試塊理論氯離子擴(kuò)散系數(shù)，建立實(shí) 測氯離子擴(kuò)散系數(shù)和理論氯離子擴(kuò)散系數(shù)線性方程（1)，
[0007] De=a+bDp (1)，
[0008] 其中，Dp為混凝土試塊的實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)，Dk為混凝土試塊的理論氯離子擴(kuò) 散系數(shù)，a和b為常數(shù)；
[0009] 步驟2、對(duì)待測混凝土橋梁進(jìn)行現(xiàn)場檢測，采用條件概率理論建立待測混凝土橋梁 的耐久壽命概率模型：
[0010] 若待檢測橋梁未出現(xiàn)銹蝕，檢測待測混凝土橋梁不同部位的混凝土保護(hù)層厚度和 實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)，計(jì)算實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)的均值，根據(jù)實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)的均值 和公式（1)，得到待測混凝土橋梁的理論氯離子擴(kuò)散系數(shù)；根據(jù)公式（2)?（4)計(jì)算出待測 混凝土橋梁耐久性失效概率，

【權(quán)利要求】
1. 一種基于概率理論和現(xiàn)場檢測的橋梁耐久壽命分析方法，其特征在于，包括： 步驟1、制作與待測混凝土橋梁所用混凝土的原料、原料配比和強(qiáng)度相同的混凝土測試 塊；利用Permit離子遷移法檢測混凝土試塊，得到混凝土試塊的實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)，利 用快速氯離子遷移法檢測混凝土試塊，得到混凝土試塊理論氯離子擴(kuò)散系數(shù)，建立實(shí)測氯 離子擴(kuò)散系數(shù)和理論氯離子擴(kuò)散系數(shù)線性方程（1)， De = a+b Dp (1), 其中，Dp為混凝土試塊的實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)，Dk為混凝土試塊的理論氯離子擴(kuò)散系 數(shù)，a和b為常數(shù)； 步驟2、對(duì)待測混凝土橋梁進(jìn)行現(xiàn)場檢測，采用條件概率理論建立待測混凝土橋梁的耐 久壽命概率模型： 若待檢測橋梁未出現(xiàn)銹蝕，檢測待測混凝土橋梁不同部位的混凝土保護(hù)層厚度和實(shí)測 氯離子擴(kuò)散系數(shù)，計(jì)算實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)的均值，根據(jù)實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)的均值和公 式（1)，得到待測混凝土橋梁的理論氯離子擴(kuò)散系數(shù)；根據(jù)公式（2)?（4)計(jì)算出待測混凝 土橋梁耐久性失效概率，
其中，Pf為待測混凝土橋梁耐久性失效概率，t為待測混凝土橋梁預(yù)計(jì)耐久年限，h為 待測混凝土橋梁的目標(biāo)耐久年限，c為第一變量，其表示待測混凝土橋梁的混凝土保護(hù)層厚 度，Ax為待測混凝土橋梁所在處對(duì)流區(qū)深度，Dfn為待測混凝土橋梁按時(shí)間模型得到的h 年時(shí)的理論氯離子擴(kuò)散系數(shù)，Dk為待測混凝土橋梁的理論氯離子擴(kuò)散系數(shù)，Cs為待測混凝 土橋梁的混凝土表面氯離子濃度，（^為混凝土結(jié)構(gòu)氯離子臨界濃度，心.,為待測混凝土橋 梁的氯離子侵蝕深度； 若待檢測橋梁出現(xiàn)銹蝕，檢測待測混凝土橋梁未出現(xiàn)銹蝕處的混凝土保護(hù)層厚度和出 現(xiàn)銹蝕處的混凝土保護(hù)層厚度， 當(dāng)ii-2〇 < < i!時(shí)，根據(jù)公式（5)?（7)計(jì)算出待測混凝土橋梁耐久性失效概 率，

其中，Pf'為待測混凝土橋梁耐久性失效概率，t'為待測混凝土橋梁的剩余使用年 限，t/為待測混凝土橋梁目標(biāo)耐久年限，C。/為混凝土結(jié)構(gòu)氯離子臨界濃度，Cs為待測混 凝土橋梁的混凝土表面氯離子濃度，C'為第二隨機(jī)變量，其表示待測混凝土橋梁檢測得到 的所有混凝土保護(hù)層厚度，為第三變量，其表示待測混凝土橋梁銹蝕處混凝土保護(hù)層厚 度，Ax'為待測混凝土橋梁所在處對(duì)流區(qū)深度，為按時(shí)間模型得到的h年時(shí)氯離子 擴(kuò)散系數(shù)，U為待測混凝土橋梁所有已檢測的混凝土保護(hù)層厚度的均值，〇為待測混凝土 橋梁所有已檢測的混凝土保護(hù)層厚度的標(biāo)準(zhǔn)差，U」為待測混凝土橋梁銹蝕處混凝土保護(hù) 層厚度的均值。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于概率理論和現(xiàn)場檢測的橋梁耐久壽命分析方法，其特征在 于，所述步驟2還包括，當(dāng)yy -2 〇時(shí)，按照未出現(xiàn)銹蝕計(jì)算待測混凝土橋梁耐久性失 效概率。
3. 如權(quán)利要求2所述的基于概率理論和現(xiàn)場檢測的橋梁耐久壽命分析方法，其特征在 于， 所述步驟2還包括，當(dāng)> i!時(shí)，則對(duì)待測混凝土橋梁的出現(xiàn)銹蝕處的表面氯離子 濃度、所處對(duì)流區(qū)的深度值和待測混凝土橋梁所用的建造材料的耐久性參數(shù)值進(jìn)行檢測， 若出現(xiàn)銹蝕處為a情況，則對(duì)待測混凝土橋梁進(jìn)行加固維修，若出現(xiàn)銹蝕處為b情況，則重 新對(duì)待測混凝土橋梁執(zhí)行步驟1和2 ; 其中，a情況為：檢測到的待測混凝土橋梁銹蝕處的表面氯離子濃度與待測混凝土橋 梁的設(shè)計(jì)資料所給出的表面氯離子濃度之差小于等于20% ;檢測到的待測混凝土橋梁銹蝕 處的所處對(duì)流區(qū)的深度值與待測混凝土橋梁的設(shè)計(jì)資料所給出的所處對(duì)流區(qū)的深度值之 差小于等于20% ;檢測到的待測混凝土橋梁銹蝕處的所用的建造材料的耐久性參數(shù)值與待 測混凝土橋梁的設(shè)計(jì)資料所給出的建造材料的耐久性參數(shù)值之差小于等于20% ; b情況為：檢測到的待測混凝土橋梁銹蝕處的表面氯離子濃度與待測混凝土橋梁的設(shè) 計(jì)資料所給出的表面氯離子濃度之差，或檢測到的待測混凝土橋梁銹蝕處的所處對(duì)流區(qū)的 深度值與待測混凝土橋梁的設(shè)計(jì)資料所給出的所處對(duì)流區(qū)的深度值之差，或檢測到的待測 混凝土橋梁銹蝕處的所用的建造材料的耐久性參數(shù)值與待測混凝土橋梁的設(shè)計(jì)資料所給 出的建造材料的耐久性參數(shù)值之差大于20 %。
4. 如權(quán)利要求1、2或3所述的基于概率理論和現(xiàn)場檢測的橋梁耐久壽命分析方法，其 特征在于， 若首次對(duì)待測混凝土橋梁進(jìn)行現(xiàn)場檢測，待檢測橋梁未出現(xiàn)銹蝕，采用公式（2)?（4) 計(jì)算待測混凝土橋梁耐久性失效概率； 若首次對(duì)待測混凝土橋梁進(jìn)行現(xiàn)場檢測，待檢測橋梁出現(xiàn)銹蝕，采用公式（5)?（7)計(jì) 算出待測混凝土橋梁耐久性失效概率； 若非首次對(duì)待測混凝土橋梁進(jìn)行現(xiàn)場檢測，且待檢測橋梁未出現(xiàn)銹蝕，采用公式 (2)?（4)計(jì)算待測混凝土橋梁耐久性失效概率，實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)的均值為本次檢測 得到的實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)和以往檢測得到的待測混凝土橋梁的實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)共 同的均值，第一隨機(jī)變量C表示待測混凝土橋梁本次檢測得到的混凝土保護(hù)層厚度和以往 檢測得到的混凝土保護(hù)層厚度的共同值； 若非首次對(duì)待測混凝土橋梁進(jìn)行現(xiàn)場檢測，且待檢測橋梁出現(xiàn)銹蝕，，采用公式（5)? (7)計(jì)算出待測混凝土橋梁耐久性失效概率，第二隨機(jī)變量c'表示待測混凝土橋梁本次 檢測得到的所有混凝土保護(hù)層厚度和以往檢測到的所有混凝土保護(hù)層厚度的共同值，第三 隨機(jī)變量q表示待測混凝土橋梁本次檢測得到的銹蝕處混凝土保護(hù)層厚度，U為待測混凝 土橋梁本次檢測得到的所有混凝土保護(hù)層厚度和以往檢測得到所有混凝土保護(hù)層厚度共 同的均值，〇為待測混凝土橋梁本次檢測得到的所有混凝土保護(hù)層厚度和以往檢測得到的 混凝土保護(hù)層厚度共同的標(biāo)準(zhǔn)差，U」為待測混凝土橋梁本次檢測得到的銹蝕處混凝土保 護(hù)層厚度的均值。
5.如權(quán)利要求1所述的基于概率理論和現(xiàn)場檢測的橋梁耐久壽命分析方法，其特征在 于，選取待測混凝土橋梁上的梁、墩柱的大氣區(qū)、潮差區(qū)或/和浪濺區(qū)作為獲取待測混凝土 橋梁的實(shí)測氯離子擴(kuò)散系數(shù)和混凝土保護(hù)層厚度的區(qū)域。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104361179SQ201410669200
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】趙尚傳, 張曉琳, 劉漢勇, 孟權(quán) 申請人:交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究所