[发明专利]基于可靠度的既有桩类支挡结构服役状态定量化评估方法

说明书

本发明公开了一种基于可靠度的既有桩类支挡结构服役状态定量化评估方法，包括以下步骤：S1：建立待评估的既有桩类支挡结构服役状态的功能函数；S2：根据既有桩类支挡结构的长期、实时监测数据，统计分析获取桩身作用的统计特征；考虑桩身混凝土碳化、钢筋锈蚀相关的材料时变弱化因素，建立既有桩类支挡结构的时变抗力计算表达式，并计算时变抗力的统计特征；S3：根据所述桩身作用的统计特征和所述时变抗力的统计特征，计算出所述功能函数的失效概率和可靠指标；S4：根据所述功能函数的失效概率和可靠指标，得到对既有桩类支挡结构服役状态的定量化评估结果，并预测既有桩类支挡结构的剩余使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种定量化评估方法，特别是一种基于可靠度的既有桩类支挡结构服役状态定量化评估方法。

背景技术

我国山地面积约占陆地面积的2/3，我国先后修建了宝成铁路、南昆铁路、内昆铁路等世人瞩目的山区长大干线，这些山区铁路作为我国重要的基础设施和大众化交通运输工具，在经济和社会发展过程中起着极其重要的作用。而目前，这些山区铁路涉及了大量的桩类支挡结构并已服役数十年，如何对这些既有桩类支挡结构的服役状态进行风险评估，已成为铁路运营部门所关心的问题。

基于可靠度的方法进行定量化评估时，由于既有桩类支挡结构已施工成形并服役，而现有桩类支挡结构可靠度评估方法不能对其可靠指标随时间的发展过程进行监测和评估。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种基于可靠度的既有桩类支挡结构服役状态定量化评估方法，考虑材料长期服役后的时变弱化效应，并实现对剩余使用寿命的预测。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于可靠度的既有桩类支挡结构服役状态定量化评估方法，包括以下步骤：

S1：建立待评估的既有桩类支挡结构服役状态的功能函数；

S2：根据既有桩类支挡结构的长期、实时监测数据，统计分析获取桩身作用的统计特征；考虑桩身混凝土碳化、钢筋锈蚀相关的材料时变弱化因素，建立既有桩类支挡结构的时变抗力计算表达式，并计算时变抗力的统计特征；

S3：根据所述桩身作用的统计特征和所述时变抗力的统计特征，计算出所述功能函数的失效概率和可靠指标；

S4：根据所述功能函数的失效概率和可靠指标，得到对既有桩类支挡结构服役状态的定量化评估结果，并预测既有桩类支挡结构的剩余使用寿命。

作为本发明的优选方案，所述步骤S1中，既有桩类支挡结构服役状态的功能函数Z(t)为：

Z(t)＝g[R(t)，S(t)]＝R(t)-S(t)；

式中，R(t)为桩类支挡结构抗力随机过程，其随着结构长期服役后材料性能发生时变效应而随时间变化；S(t)为桩类支挡结构荷载效应随机过程，随着自然环境和边坡岩土状态而发生变化，t为时间。

作为本发明的优选方案，所述步骤S2中获取桩身作用的统计特征包括：

A21：在待评估的既有桩类支挡结构前、后钻孔并埋设土压力监测设备，对桩后主动土压力、桩前被动土压力进行长期、实时监测；

A22：引入步骤A21中所述的长期、实时监测数据，统计分析获取桩身作用的统计特征。

作为本发明的优选方案，所述步骤A22包括：

A221：确定评估使用的数据时间段T，计算组数n＝T/t+1，引入所述步骤A21中各土压力监测设备获得的桩身土压力在T时段内的n组监测数据；

A222：根据T时段内，由桩前被动土压力监测数据建立数据库，T时段内n个监测时间点对应n组监测数据；由每组监测数据得到桩前岩土压应力分布图，获得桩前岩土最大压应力；