[发明专利]基于技术状态评定结果的桥梁劣化评估方法

说明书

本发明公开了基于技术状态评定结果的桥梁劣化评估方法，采用桥梁建成时的技术状态评分、同类型桥梁统计使用寿命及桥梁营运使用时间3个参数，建立了可以描述桥梁建成进入营运期后，同时考虑环境、荷载及材料特性变化的桥梁技术状态劣化过程模型。利用本发明的桥梁技术状态劣化模型进行桥梁技术状态评估及预测，可以有针对性的对桥梁进行检测、养护、维修及加固，保证维修、加固、改造规模的合理性，并有效地延长桥梁的使用寿命，这对于桥梁结构安全、可持续运营和社会经济发展均有重要的实践意义和现实意义。

技术领域

本发明属于桥梁检测、评定、养护领域，尤其涉及一种基于技术状态评定结果的桥梁劣化评估方法。

背景技术

桥梁都经历着建设、服役、功能退化、报废的过程。在使用过程中，随着时间推移，在内部或外部、或自然的不利因素作用下，将发生材料的老化与结构损伤，这种老化、损伤的积累将导致结构性能劣化，可靠性降低，在不维修加固的情况下，它的功能必然会加速衰退。由于桥梁由钢和混凝土等材料构成，经过统计分析，在役的桥梁的劣化有相似的规律，研究预测桥梁将来的技术状态显得十分重要。为了能更好的预测桥梁服役状态和剩余寿命，国内外很多学者对桥梁结构的可靠度劣化模型进行了研究，但有关桥梁结构技术状态劣化模型的资料及文献还比较少。

如《中外公路》期刊上公开发表的论文“混凝土桥梁劣化模型研究”针对混凝土桥梁结构，结合生效函数建立了两段、三段线性劣化模型、n段线性与非线性劣化模型，结合我国的规范和标准分析给出了其中的参数取值，无维修时基本两阶段非线性模型表达式见式(1)。

β(t)＝β-α(t-t_I)F(t_I) (1)

式(1)中：β为桥梁结构建成初的可靠度；t_I为桥梁结构开始劣化的时间，以年为单位；α为桥梁结构无维修时的结构可靠度劣化率。该桥梁的劣化模型使维修决策工作变得更加简明、方便。

如《世界桥梁》期刊上公开发表的论文“基于性能劣化分析的钢桥维护策略优化研究”综合考虑了环境、荷载等影响因素，用可靠度指标、状态指标表示桥梁技术状态，引入改进的Logistic动态粒子群优化算法、Monte-Carlo模拟，提出桥梁服役过程中，可靠指标、状态指标的一次及二次非线性劣化模型，建立桥梁结构时变可靠度指标计算模型式(2)：

式(2)中：β为桥梁结构建成初的可靠度，t_I为桥梁结构开始劣化的时间，以年为单位；E_I为环境影响系数，S_E为等效损伤系数；α₁为根据结构应力状态及交通量发展状况确定的可靠度指标损伤累积系数。

如《铁道科学与工程学报》期刊上公开发表的论文“劣化桥梁概率维护模型和维护方案成本优化研究”中建立了如下桥梁技术状态指标的非线性模型：

式(3)中：C为桥梁结构建成初始状态指标；t_CI为桥梁状态指标开始劣化时间，以年为单位；α₂为桥梁结构劣化率。

上述模型不仅可用于新建成的桥梁，亦可用于服役多年的旧桥，但其劣化模型估值与实际值偏差较大，使得评估工作准确度和可信度不够高。为了对进行桥梁技术状态准确评估及预测，可以有针对性的对桥梁进行检测、养护、维修及加固，做到人力、物力资源有的放矢，保证维修、加固、改造规模的合理性，使桥梁保持良好的技术状态，并一定程度上延长桥梁的使用寿命，这对于桥梁安全寿命、可持续运营和社会经济发展均有重要的实践意义和现实意义。因此，为解决上述问题急需一种桥梁技术状态劣化评估方法，以便记录、描述、预测桥梁技术状态劣化规律。

发明内容