[发明专利]一种桥梁拉吊索杆锈蚀断裂风险的预测方法

说明书

本发明公开了一种桥梁拉吊索杆锈蚀断裂风险的预测方法，包括以下步骤S1收集桥梁拉吊索杆锈蚀事件数据；S2对拉吊索杆断裂事件信息基于事故树进行反演研究，得出拉吊索杆锈蚀风险场景；S3选择拉吊索杆的换索年限作为分类指标；S4针对拉吊索杆更换信息进行聚类分析，将换索年限分为最长、长、中、极短；S5建立桥梁每年技术状况劣化的马尔科夫矩阵的简化模式，计算达到平均寿命时桥梁技术状况概率分布；S6计算各类型换索年限的拉吊索杆退化的马尔科夫矩阵参数；S7得到风险发生概率模型；S8建立风险损失概率模型；S9得出需要预测的桥梁的拉吊索杆的风险发生概率和风险损失概率，计算各种风险损失的人员死亡数量和经济损失。

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别涉及一种桥梁拉吊索杆锈蚀断裂风险的预测方法。

背景技术

钢丝锈蚀是拉吊索杆检查时出现频率最高的病害，也是拉吊索杆失效最直接的原因；拉吊索杆钢丝出现锈蚀主要是由于钢丝接触到腐蚀介质造成的，例如进入到索体内部的雨水、潮湿空气，甚至微生物的侵入都有可能导致钢丝的锈蚀；另外，无论是平行钢丝索还是钢绞线索，钢丝之间都存在间隙，当外部空气温度降低到一定程度时，钢丝空隙内空气中的水分会冷凝，从而造成索内钢丝的内部积水，加速了钢丝的锈蚀；由于拉吊索杆的防护构造有一定的密封性，导致索体内部的水分等腐蚀介质无法排除，积存在索体的内部，造成拉吊索杆的长期锈蚀。

拉吊索杆锈蚀的研究目前还以实验室为主，模拟外部环境或外部环境与荷载共同作用下钢丝的锈蚀情况，从而得到各锈蚀发展阶段钢丝的外观状况；也有对换下的拉索进行实验研究，得到钢丝锈蚀程度表观分级图像(同济大学陈惟珍、徐俊等)。长安大学胡志鹏参照在役汽油管道腐蚀剩余寿命预测的方法和模型，应用“极值推定法”建立桥梁缆索系统的剩余寿命预测方法，开创了国内桥梁缆索系统的剩余寿命预测的先河。

工程实际中一般采用桥梁定检中目视检测的方法对拉吊索杆的技术状况进行估，目前拉吊索杆锈蚀现场无损检测的精度还很难保证，打开保护层进行测试是比较有效的方法，但较难为业主接受。

可以看出，目前的桥梁拉吊索锈蚀风险评估主要有三种方法：

1、基于可靠度的桥梁缆索系统的剩余寿命预测方法，该方法中的关键参数临界腐蚀深度难以确定，作者也未将其进行工程应用，且工作量较大；

2、基于现场定检和无损检测的方法，受检测仪器精度的制约无法达到较为准确的预测；

3、根据实验室锈蚀阶段图示进行对比判断实桥拉吊索杆的锈蚀阶段，需打开保护层进行测试，难以为业主接受。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的现有桥梁拉吊索锈蚀风险评估方法要么难以确定临界腐蚀深度这个关键参数且工作量较大、要么受检测仪器精度的制约无法达到较为准确的预测、要么需打开保护层进行测试，难以为业主接受的上述不足，提供一种桥梁拉吊索杆锈蚀断裂风险的预测方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种桥梁拉吊索杆锈蚀断裂风险的预测方法，包括以下步骤：

S1、收集桥梁拉吊索杆锈蚀事件的统计数据与案例数据，所述案例数据包括桥梁拉吊索杆断裂事件信息和拉吊索杆更换信息；

S2、对所述拉吊索杆断裂事件信息基于事故树进行反演研究，得出所述拉吊索杆锈蚀的风险场景；

S3、基于所述拉吊索杆更换信息，选择所述拉吊索杆的换索年限作为分类指标；

S4、分别针对所述拉吊索杆更换信息中的拉吊索和吊杆进行聚类分析，将换索年限分为最长(Ⅰ型)、长(Ⅱ型)、中(Ⅲ型)、极短(Ⅳ型)四种类型；