一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法技术

本发明专利技术公开了一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法，包括以下步骤S1收集连续刚构桥梁下挠事件数据；S2对连续刚构下挠事件基于事故树进行反演研究，得出下挠风险场景；S3以每年挠跨比作为分类指标，进行聚类分析，分为平稳劣化、较快劣化、快速劣化、极快劣化四种类型；S4计算各下挠类型的每年挠跨比的均值和标准差；S5得出挠跨比随桥龄的演化规律；S6根据每年挠跨比的聚类分析和其随桥龄的演化规律建立各类下挠模型；进行假设检验，得出各类下挠模型的分布类型满足正态分布；S7建立下挠风险发生概率模型和风险损失概率模型；S8得出需要预测的连续刚构桥符合的下挠风险发生概率模型和风险损失概率模型，计算各种风险损失的人员死亡数量和经济损失。

【技术实现步骤摘要】
一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法
本专利技术涉及桥梁
，特别涉及一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法。
技术介绍
目前，很多学者针对连续刚构桥梁下挠问题进行了相关研究，王培金等探讨了大跨径预应力连续刚构桥长期挠度的挠度预测方法；赵煜等分析了基于裂缝统计的预应力梁桥刚度折减方法和结构评价方法；许震等对连续刚构桥下挠影响参数进行了分析计算；吴小平等从分析结构曲率k推导截面M－K关系的角度，分析梁式桥长期挠度；贺栓海等认为，通过实际结构损伤的计算模型对比结构下挠实测值得到的“长期挠度系数修正参数”可作为结构长期挠度的预测计算方法；鄢霞等利用风险矩阵法，借助对21位专家的问卷调查估测出了连续刚构桥梁下挠的风险等级。可以看出，目前的连续刚构桥梁下挠风险评估主要有两种方法：1、基于有限元计算进行下挠量预测，是基于定量方法的计算结果对某一下挠量的超越概率进行定性估计，无法精确得到失效概率，且缺乏对风险损失的估计，工作量较大；2、利用专家经验法，进行下挠风险评估，缺乏与实际工程下挠风险概率的对应关系，且受专家经验水平的影响非常大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的现有连续刚构桥梁下挠风险评估方法要么无法精确得到失效概率且缺乏对风险损失的估计以及工作量较大、要么缺乏与实际工程下挠风险概率的对应关系且受专家经验水平的影响非常大的上述不足，提供一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法，包括以下步骤：S1、收集连续刚构桥梁下挠事件的统计数据与案例数据；S2、对有详细资料的连续刚构下挠事件基于事故树进行反演研究，得出连续刚构下挠的风险场景；S3、以每年挠跨比作为分类指标，进行聚类分析，将每年挠跨比的模型分为平稳劣化、较快劣化、快速劣化、极快劣化四种类型；S4、计算各下挠类型的每年挠跨比的均值和标准差；S5、对下挠观测数据超过十年的桥梁，计算前五年平均每年挠跨比和五年后平均每年挠跨比，得出挠跨比随桥龄的演化规律；S6、根据每年挠跨比的聚类分析和其随桥龄的演化规律，建立连续刚构下挠风险场景的各类下挠模型：Ⅳ型(前五年为极快劣化，五年后快速劣化)、Ⅲ型(前五年为快速劣化，五年后较快劣化)、Ⅱ型(前五年为较快劣化，五年后平稳劣化)、Ⅰ型(基本一直保持平稳劣化)，进行假设检验，得出各类下挠模型的分布类型满足正态分布；S7、建立下挠风险发生概率模型和风险损失概率模型，利用正态分布函数即可计算需要预测的桥梁下一年下挠量/跨径超过L/600(严重下挠)的概率和下一年下挠量/跨径超过L/300(桥梁倒塌)的概率；S8、基于风险场景中风险源集及其层次结构，建立可扩展的风险评估指标体系，得出需要预测的连续刚构桥符合的下挠风险发生概率模型和风险损失概率模型，从而计算桥梁从当前状态的挠跨比发展为严重下挠的概率和从当前状态的挠跨比发展为桥梁倒塌的概率，并判断下挠损失模型，计算各种风险损失的人员死亡数量和经济损失，用以定量预测连续刚构桥梁下挠风险。采用本专利技术所述的一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法，基于事故反演和统计理论，解决了目前桥梁工程下挠风险评估使用的方法主观性较强或工作量过大的问题，和当前方法相比评估工作量较小，准确度较高，达到了可操作性与针对性的平衡，适用于大批连续刚构桥梁的下挠风险评估，能够提高连续刚构桥梁下挠安全风险管理水平，减小下挠风险事件下人员伤亡和财产损失，提高对连续刚构下挠风险事件的预控能力和应急响应水平。优选地，所述步骤S2中，根据连续刚构桥梁下挠事件信息基于事故树进行反演研究绘制风险场景图。优选地，所述步骤S7中，采用数学软件计算桥梁下一年下挠量/跨径超过L/600的概率和下一年下挠量/跨径超过L/300的概率。优选地，所述数学软件包括Matlab或SPSS。优选地，所述步骤S8包括以下步骤：S81、对需要预测的桥梁当前技术状况评估；S82、对风险场景中连续刚构桥梁下挠的风险源进行检查，并根据检查结果建立下挠发生概率风险评估指标体系和下挠损失风险评估指标体系；S83、对所述风险评估指标体系进行拓展；S84、建立风险评估指标体系的评价标准，得出需要预测的桥梁的下挠模型，从而计算从当前状态的挠跨比发展为严重下挠的概率和从当前状态的挠跨比发展为桥梁倒塌的概率；S85、计算各种风险损失的人员死亡数量和经济损失，用以定量预测连续刚构桥梁下挠坍塌风险。优选地，所述步骤S82中，所述风险源包括变形增加的风险源和桥梁垮塌的风险源。优选地，所述步骤S83包括以下步骤：S831、将需要预测的桥梁的独有风险源加入风险场景作为新增风险源，并根据风险源集的层次逻辑结构判断其属于影响风险发生概率的风险源集还是影响风险损失概率的风险源集；S832、判断所述新增风险源对风险发生或风险损失的影响大小；S833、为所述新增风险源选择有效、可靠、可测的评价指标，与识别出的既有所述风险源共同构成评估指标体系。优选地，所述步骤S8中，根据计算的各种风险损失的人员伤亡和经济损失，将其坐标点绘制在可接受风险ALARP图中，从而评估该风险的可接受程度。优选地，所述可接受风险ALARP图包括在役桥梁缺陷致可接受社会风险ALARP图和在役桥梁可接受财产损失风险ALARP图。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：运用本专利技术所述的一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法，基于事故反演和统计理论，解决了目前桥梁工程下挠风险评估使用的方法主观性较强或工作量过大的问题，和当前方法相比评估工作量较小，准确度较高，达到了可操作性与针对性的平衡，适用于大批连续刚构桥梁的下挠风险评估，能够提高连续刚构桥梁下挠安全风险管理水平，减小下挠风险事件下人员伤亡和财产损失，提高对连续刚构下挠风险事件的预控能力和应急响应水平。附图说明图1为本专利技术所述的一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法的流程示意图；图2为实施例中的连续刚构桥梁下挠风险场景图；图3为实施例中的在役桥梁缺陷致可接受社会风险ALARP图；图4为实施例中的在役桥梁缺陷致可接受财产损失风险ALARP图。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例如图1-4所示，本专利技术所述的一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法，包括以下步骤：S1、收集连续刚构桥梁下挠事件的统计数据与案例数据，通过对历年国检报告、下挠相关文献、参研单位参与的加固设计报告等的统计分析，收集了国内外72座连续刚构桥梁共121次下挠观测数据；S2、对有详细资料的连续刚构下挠事件基于事故树进行反演研究，绘制连续刚构桥梁下挠的风险场景图，如图2所示；S3、对72座桥梁的121条下挠数据进行相关性分析；针对这121次观测数据，分别计算桥梁每年下挠量(cm/a)、累计总下挠量(cm)和每年下挠/跨径(cm/m)，分析其与主跨跨径、总跨数、线形测量时桥龄、据上次测量年限、竣工年份、测量年份等影响因素的相关关系，如表1所示；表1、下挠量相关性分析可见，每年下挠量与竣工年份、据上次测量年限相关性极低，与总跨数、测量年份相关性较低，与线性测量时桥龄具有一定相关性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、收集连续刚构桥梁下挠事件的统计数据与案例数据；S2、对有详细资料的连续刚构下挠事件基于事故树进行反演研究，得出连续刚构下挠的风险场景；S3、以每年挠跨比作为分类指标，进行聚类分析，将每年挠跨比的模型分为平稳劣化、较快劣化、快速劣化、极快劣化四种类型；S4、计算各下挠类型的每年挠跨比的均值和标准差；S5、对下挠观测数据超过十年的桥梁，计算前五年平均每年挠跨比和五年后平均每年挠跨比，得出挠跨比随桥龄的演化规律；S6、根据每年挠跨比的聚类分析和其随桥龄的演化规律，建立连续刚构下挠风险场景的各类下挠模型：Ⅳ型、Ⅲ型、Ⅱ型、Ⅰ型，进行假设检验，得出各类下挠模型的分布类型满足正态分布；S7、建立下挠风险发生概率模型和风险损失概率模型，利用正态分布函数即可计算需要预测的桥梁下一年下挠量/跨径超过L/600的概率和下一年下挠量/跨径超过L/300的概率；S8、基于风险场景中风险源集及其层次结构，建立可扩展的风险评估指标体系，得出需要预测的连续刚构桥符合的下挠风险发生概率模型和风险损失概率模型，从而计算桥梁从当前状态的挠跨比发展为严重下挠的概率和从当前状态的挠跨比发展为桥梁倒塌的概率，并判断下挠损失模型，计算各种风险损失的人员死亡数量和经济损失，用以定量预测连续刚构桥梁下挠风险。...

【技术特征摘要】
1.一种连续刚构桥梁下挠风险的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、收集连续刚构桥梁下挠事件的统计数据与案例数据；S2、对有详细资料的连续刚构下挠事件基于事故树进行反演研究，得出连续刚构下挠的风险场景；S3、以每年挠跨比作为分类指标，进行聚类分析，将每年挠跨比的模型分为平稳劣化、较快劣化、快速劣化、极快劣化四种类型；S4、计算各下挠类型的每年挠跨比的均值和标准差；S5、对下挠观测数据超过十年的桥梁，计算前五年平均每年挠跨比和五年后平均每年挠跨比，得出挠跨比随桥龄的演化规律；S6、根据每年挠跨比的聚类分析和其随桥龄的演化规律，建立连续刚构下挠风险场景的各类下挠模型：Ⅳ型、Ⅲ型、Ⅱ型、Ⅰ型，进行假设检验，得出各类下挠模型的分布类型满足正态分布；S7、建立下挠风险发生概率模型和风险损失概率模型，利用正态分布函数即可计算需要预测的桥梁下一年下挠量/跨径超过L/600的概率和下一年下挠量/跨径超过L/300的概率；S8、基于风险场景中风险源集及其层次结构，建立可扩展的风险评估指标体系，得出需要预测的连续刚构桥符合的下挠风险发生概率模型和风险损失概率模型，从而计算桥梁从当前状态的挠跨比发展为严重下挠的概率和从当前状态的挠跨比发展为桥梁倒塌的概率，并判断下挠损失模型，计算各种风险损失的人员死亡数量和经济损失，用以定量预测连续刚构桥梁下挠风险。2.根据权利要求1所述的连续刚构桥梁下挠风险的预测方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据连续刚构桥梁下挠事件信息基于事故树进行反演研究绘制风险场景图。3.根据权利要求1所述的连续刚构桥梁下挠风险的预测方法，其特征在于，所述步骤S7中，采用数学软件计算桥梁下一年下挠量/跨径超过L/600的概率和下一年下挠量/跨径超过L/300的概率。4.根据权利要求3所述的连续刚构桥梁下挠...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉倩，毛燕，杨昀，张科超，
申请(专利权)人：交通运输部公路科学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11