[发明专利]基于相对位移极限方程的空心板铰缝的服役寿命预测方法

说明书

本发明公开了一种空心板铰缝的服役寿命预测方法，该方法考虑了混凝土及钢筋的时变性后，通过铰缝相邻板底的相对位移列出极限状态方程，确定变量的概率分布后，建立不同时间段的有限元模型，采用蒙特卡洛法进行各模型可靠度的计算，得到时变可靠度，之后确定临界可靠度指标，最终得出空心板的服役寿命。本发明运用时变可靠度来预测铰缝寿命的方法新颖有效，对空心板的维修养护起到指导作用，避免空心板因铰缝破坏而出现单板受力状况。

技术领域

本发明涉及，尤其涉及一种基于相对位移极限方程的空心板铰缝的服役寿命预测方法。

背景技术

空心板广泛应用于我国中小跨径桥梁中，原因在于该类桥施工简单，造价较低，梁高低，景观效果好。但是，早年间修建的空心板铰缝出现了破坏使得部分空心板出现了“单板受力”现象，造成了桥梁安全隐患。必要的提前维护可以使得这类情况大大减少，在空心板破坏前进行维修是较为经济的方法，那么提前预测空心板的服役寿命，无疑会对维修养护的决策提供指导，从而有利于空心板的健康，保证桥梁的安全并且节省费用。

目前针对空心板寿命预测的研究较少，本文提出了一种根据铰缝相邻板底相对位移列出极限方程的方法，通过计算空心板的时变可靠度来预测铰缝的寿命，该方法考虑了铰缝混凝土及钢筋的退化，预测结果较为准确，同时能够适用于不同形式的空心板，适用性强。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于相对位移极限方程的空心板铰缝的服役寿命预测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：基于相对位移极限方程的空心板铰缝的服役寿命预测方法，包括以下步骤：

1)检测空心板铰缝，采集影响空心板铰缝性能的变量，所述变量包括：非时变变量：铰缝形式；以及时变变量：铰缝横向钢筋截面面积，铰缝纵向钢筋截面面积，铰缝混凝土强度；

2)根据采集的时变变量，建立时变变量的时变模型；

2.1)混凝土的时变模型如下：

混凝土的劣化主要是混凝土的碳化腐蚀，混凝土强度随着时间的变化仍然服从正态分布，但其平均值及标准差是随时间变化的，具体变化为：

σ_t＝σ_t0(0.0305t+1.2368) (2)

其中，

μ_t为t年后混凝土强度平均值；

μ_t0为混凝土28天强度平均值；

σ_t为t年后混凝土强度标准差值；

σ_t0为混凝土28天强度标准差值。

2.2)钢筋的时变模型如下：

钢筋锈蚀的过程用钢筋的锈蚀深度来表示，锈蚀深度在锈胀开裂前后的时变特性不一样，需分别考虑。

钢筋锈胀未开裂时采用以下模型计算钢筋锈胀开裂前的锈蚀深度：

δ_e1(t)＝λ_el(t-t₁) (3)

其中，

δ_e1(t)为锈胀开裂前的钢筋锈蚀深度(mm)；

λ_el为锈胀开裂前的钢筋锈蚀速度(mm/a)；

其中，t₁为钢筋开始锈蚀时间，由下式确定：

其中，