大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法及系统与流程

技术特征：
1.一种大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法，其特征在于，其包括如下步骤：s1、预先获取大跨钢管混凝土拱桥cfst拱肋钢管的材料退化规律；s2、确定服役内各时段cfst承载能力时变可靠度；s3、确定服役内各时段cfst正常使用时变可靠度；s4、建立基于材料退化分析的cfst时变可靠度预测模型；s5、根据可靠度预测模型对大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度进行预测。2.如权利要求1所述的大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法，其特征在于，所述步骤s1包括：通过分析现场测试与材料性能相关的参数，结合材料性能试验，得到拱肋钢管锈蚀速率及预测公式，锈蚀拱肋钢管的力学性能退化规律；所述通过分析现场测试与材料性能相关的参数包括：结合在役cfst获取材料性能、构件抗力相关的参数，至少包括拱肋钢管锈蚀主要分布部位，锈蚀深度与面积。3.如权利要求2所述的大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法，其特征在于，所述步骤s2包括：采用时间离散法，根据构件抗力变化规律特点划分时间段，每若干年分为一个时间段；基于拱肋钢管锈蚀速率及预测公式，锈蚀拱肋钢管的力学性能退化规律，计算各个分散的时间点拱肋钢管混凝土组合轴心抗压强度退化值，分别建立承载能力极限状态下单管拱肋轴心受压、单管拱肋偏心受压、桁式拱肋轴心受压、桁式拱肋偏心受压承载能力时变可靠度的功能函数，采用蒙特卡罗法分别得到拱肋各个控制截面的相应可靠度，并比较取各截面可靠度的最小值作为各时段的可靠度。4.如权利要求3所述的大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法，其特征在于，所述步骤s3包括：分别建立钢管和混凝土应力以及主拱圈变形正常使用极限状态的功能函数，采用蒙特卡罗法得到各时段cfst拱肋正常使用极限状态可靠度。5.如权利要求4所述的大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法，其特征在于，所述步骤s4包括：基于最小二乘法原理，对单管拱肋轴心受压、单管拱肋偏心受压、桁式拱肋轴心受压、桁式拱肋偏心受压在不同计算模式下的拱肋极限承载能力可靠度指标随时间的变化曲线进行拟合得到其函数，分别得到不同计算模式下的拱肋承载能力极限状态时变可靠度预测模型；基于最小二乘法原理，对钢管和混凝土两者的应力以及主拱圈变形在不同计算模式下的正常使用极限状态可靠度指标随时间的变化曲线进行拟合得到其函数，分别得到不同计算模式下的拱肋正常使用极限状态可靠度预测模型。6.如权利要求5所述的大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法，其特征在于，所述步骤s4中所述基于最小二乘法原理，对单管拱肋轴心受压、单管拱肋偏心受压、桁式拱肋轴心受压、桁式拱肋偏心受压在不同计算模式下的拱肋极限承载能力可靠度指标随时间的变化曲线进行拟合得到其函数，分别得到不同计算模式下的拱肋承载能力极限状态时变可靠度预测模型包括：所述分别建立承载能力极限状态下单管拱肋轴心受压、单管拱肋偏心受压、桁式拱肋轴心受压、桁式拱肋偏心受压承载能力时变可靠度的功能函数包括：
单管拱肋轴心受压承载能力极限状态时变可靠度的拟合曲线方程如下：其中，t为桥梁服役年限；参数a1～a5、b1～b4为多项式系数，r1、r2为相关系数；a1＝6.0193；a2＝1.24384；a3＝-0.31758；a4＝0.03368；a5＝-0.00128；r1＝0.9998；b1＝7.962e 00；b2＝-0.0336e 00；b3＝-1.175e-04；b4＝9.8864e-07；r2＝0.9889；(2)以单管拱肋偏心受压承载能力极限状态时变可靠度的拟合曲线方程如下：其中，t为桥梁服役年限；参数a1～a5、b1～b4为多项式系数，r1、r2为相关系数；a1＝5.8411；a2＝1.25091；a3＝-0.31921；a4＝0.03384；a5＝-0.00128；r1＝0.9979；b1＝7.9288e 00；b2＝-0.04196e 00；b3＝-5.407e-06；b4＝4.404e-07；r2＝0.9897；(3)以桁式拱肋轴心受压承载能力极限状态时变可靠度的拟合曲线方程如下：其中，t为桥梁服役年限；参数a1～a5、b1～b4为多项式系数，r1、r2为相关系数；a1＝5.9901；a2＝0.9318；a3＝-0.23499；a4＝0.02463；a5＝-9.2818e-04；r1＝0.9869；b1＝7.5878e 00；b2＝-0.0401e 00；b3＝-2.093e-05；b4＝5.841e-07；r2＝0.9995；(4)以桁式拱肋偏心受压承载能力极限状态时变可靠度的拟合曲线方程如下：其中，t为桥梁服役年限；参数a1～a5、b1～b4为多项式系数，r1、r2为相关系数；a1＝5.5311；a2＝0.92566；a3＝-0.23263；a4＝0.0243；a5＝-9.1386e-04；r1＝0.9879；b1＝7.1653e 00；b2＝-0.0451e 00；b3＝-4.827e-05；b4＝3.3564e-07；r2＝0.9994；所述步骤s4中基于最小二乘法原理，对钢管和混凝土两者的应力以及主拱圈变形在不同计算模式下的正常使用极限状态可靠度指标随时间的变化曲线进行拟合得到其函数，分别得到不同计算模式下的拱肋正常使用极限状态可靠度预测模型包括：以正常使用极限状态下拱肋钢管应力为指标的时变可靠度的拟合曲线方程如下：其中：t为桥梁服役年限；参数b1～b4为多项式系数，r为相关系数；b1＝2.9298e 00；b2＝-0.00687e 00；b3＝3.544e-05；b4＝-1.6723e-07；r＝0.9889；以正常使用极限状态下混凝土应力为指标的时变可靠度的拟合曲线方程如下：
其中，t为桥梁服役年限；参数a1～a5、b1～b4为多项式系数，r1、r2为相关系数；a1＝4.89592；a2＝1.12818；a3＝-0.34758；a4＝0.04214；a5＝-0.00176；r1＝0.9878；b1＝6.31305e 00；b2＝-0.03431e 00；b3＝1.0484e-04；b4＝-2.0126e-07；r2＝0.9985；以正常使用极限状态下主拱变形为指标的时变可靠度的拟合曲线方程如下：其中，t为桥梁服役年限；参数a1～a5、b1～b4为多项式系数，r1、r2为相关系数；a1＝2.8315；a2＝0.76061；a3＝-0.19037；a4＝0.01997；a5＝-7.6002e-04；r1＝0.9837；b1＝4.06536e 00；b2＝-0.02805e 00；b3＝2.21407e 00；b4＝-6.5404e-08；r2＝0.9925。7.如权利要求1所述的大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法，其特征在于，所述步骤s5包括对桥梁的承载力使用寿命、桥梁的正常使用寿命、桥梁的剩余使用寿命进行预测。8.一种大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测系统，其特征在于，其通过如权利要求1至7任一项所述的大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法实现。

技术总结
一种大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测方法，其包括如下步骤：S1、预先获取大跨钢管混凝土拱桥CFST拱肋钢管的材料退化规律；S2、确定服役内各时段CFST承载能力时变可靠度；S3、确定服役内各时段CFST正常使用时变可靠度；S4、建立基于材料退化分析的CFST时变可靠度预测模型；S5、根据可靠度预测模型对大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度进行预测。本发明还提供一种大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测系统。种大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测系统。种大跨钢管混凝土拱桥时变可靠度预测系统。


技术研发人员：王成军 梁丽 宋亚楠 李燕 靳波 卢敏 翟鹏 韩向奎 马建萍 刘彭成 宋志红 常娅 车志英 李鑫阳 毛宇 李红 邓育林
受保护的技术使用者：武汉理工大学
技术研发日：2021.12.06
技术公布日：2022/3/8