[发明专利]一种基于监测数据的斜拉桥拉索使用寿命评估方法

说明书

本发明涉及斜拉桥技术领域，尤其涉及一种基于监测数据的斜拉桥拉索使用寿命评估方法，包括以下步骤：获取拉索索力监测数据；划分拉索状态空间；确定拉索状态分布；计算状态转移概率矩阵；根据概率矩阵计算得出预测数据；根据预测数据得出拉索剩余寿命。本发明专利充分考虑健康监测系统海量的索力监测数据，以马尔可夫过程理论为基础，通过改进的马尔可夫预测模型，及时掌握斜拉索索力未来状态的发展，以便对拉索进行及时的养护，降低斜拉索损坏的可能性，保障了斜拉桥的安全运营。

技术领域

本发明涉及斜拉桥技术领域，尤其涉及一种基于监测数据的斜拉桥拉索使用寿命评估方法。

背景技术

斜拉索是斜拉桥的主要承载结构，其通过自身受拉的方式将大部分主梁恒载及活荷载传递到索塔上，维持斜拉桥体系的正常运营。国内外知名桥梁拉索破断寿命统计在2～16年，很少超过20年，平均为桥梁服役寿命的1/10左右。在桥梁建成初期斜拉索能够较好的发挥其工作性能。然而，随着桥梁服役年龄的增长，结构的老化不可避免，在护套破损后钢丝极有可能锈蚀，从而失去其承载能力。同时，交通流量与日俱增，拉索长期处于重载交通运营状态，导致其服役期大打折扣。若斜拉索病害发生，轻者拉索异常振动增加行人的心理负担；重者拉索断落将会造成巨大的损失。

现有技术中，对拉索寿命的评估多采用基于外护套破损程度建立缺陷当量处理，具体为首先对拉索进行检测，找出外套破损拉索的点蚀缺陷以及缺陷的位置和尺寸；然后基于点蚀缺陷的当量处理，应用断裂力学理论求出应力强度因子幅值；最后基于模型试验，求出在交应力和不同腐蚀环境下的影响因素系数，进而定量得出在交应变力和环境腐蚀耦合作用下拉索的寿命周期；

然而上述拉索寿命检测方式在对缺陷的位置和尺寸进行统计时，需要借助人工操作来完成，然而人工操作总会出现各种各样的误差，最终影响寿命检测的准确性。

鉴于上述问题的存在，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种基于监测数据的斜拉桥拉索使用寿命评估方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于监测数据的斜拉桥拉索使用寿命评估方法，实现基于索力统计的斜拉索使用寿命评估。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于监测数据的斜拉桥拉索使用寿命评估方法，包括以下步骤：

取拉索索力监测数据；

划分拉索状态空间；

确定拉索状态分布；

计算状态转移概率矩阵；

根据概率矩阵计算得出预测数据；

根据预测数据得出拉索剩余寿命。

进一步地，所述拉索索力监测数据为拉索索力的年平均值以及出现在不同状态空间的频率。

进一步地，所述拉索状态空间根据拉索索力的年平均值的波动范围划分为三类等级。

进一步地，所述拉索状态空间的一类等级区间为拉索索力年平均值波动范围的0～5％，二类等级区间为拉索索力年平均值波动范围的5％～10％，三类等级区间为二类等级区间为拉索索力年平均值波动范围的10％～100％，其中5％属于一类等级区间，10％属于三类等级区间。

进一步地，将索力的变化过程视为齐次马儿可夫过程，并根据状态转移概率矩阵P＝A^-1B计算未来索力变化数据；

其中，P为拉索由t时刻的状态变化到t+1时刻状态的一步状态转移概率矩阵；设m1时刻状态向量为(a1，b1，c1)，m2时刻状态向量为(a2，b2，c2)……

则