CN104361179B - 一种基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于条件概率理论和现场检测、具有自我更新功能的桥梁构件耐久寿命分析方法，包括：采用条件概率理论建立待测桥梁耐久寿命概率模型；建立基于FICK第二定律的理论氯离子扩散系数和实测氯离子扩散系数的相关关系；建立混凝土保护层、实测氯离子扩散系数等检测数据的更新利用方法；建立以耐久性目标可靠指标为评估依据的分析方法。本发明充分利用在役桥梁历年的定期检测和特殊检测数据，不断修正混凝土保护层厚度的统计特征和氯离子扩散系数的取值，使预测结果越来越符合实际情况；同时，考虑混凝土桥梁构件在运营过程中可能出现的钢筋锈蚀工况，给出了相应的具体评估方法，容易理解，方便应用。

Description

一种基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法

技术领域

本发明涉及桥梁耐久性的检测方法，特别涉及一种基于条件概率理论和现场检测、具有自我更新功能的桥梁构件耐久寿命分析方法。

背景技术

随着我国经济的发展，我国的基础建设得到巨大的进步。桥梁的建造是我国重要的基础检测之一，预测桥梁的使用年限即桥梁的耐久性，是桥梁监测和管理重要项目之一。目前我国的桥梁的多为混凝土结构，混凝土结构耐久性是指混凝土结构及其构件在可预见的工作环境及材料内部因素作用下，在预期的使用年限内抵抗大气影响、化学侵蚀和其他劣化过程中，不需要花费大量资金维修，也能保持其安全性、适用性和外观要求的功能。目前，氯盐环境下桥梁混凝土结构的耐久性评估是跨江海桥梁耐久性研究的重要方向。

发明内容

本发明设计开发了一种基于条件概率理论和现场检测、具有自我更新功能的桥梁构件耐久寿命分析方法。

本发明提供的技术方案为：

一种基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法，包括：

步骤1、制作与待测混凝土桥梁所用混凝土的原料、原料配比和强度相同的混凝土测试块；利用Permit离子迁移法检测混凝土试块，得到混凝土试块的实测氯离子扩散系数，利用快速氯离子迁移法检测混凝土试块，得到混凝土试块理论氯离子扩散系数，建立实测氯离子扩散系数和理论氯离子扩散系数线性方程(1)，

D_R＝a+b D_p (1)，

其中，D_p为混凝土试块的实测氯离子扩散系数，D_R为混凝土试块的理论氯离子扩散系数，a和b为常数；

步骤2、对待测混凝土桥梁进行现场检测，采用条件概率理论建立待测混凝土桥梁的耐久寿命概率模型：

若待检测桥梁未出现锈蚀，检测待测混凝土桥梁不同部位的混凝土保护层厚度和实测氯离子扩散系数，计算实测氯离子扩散系数的均值，根据实测氯离子扩散系数的均值和公式(1)，得到待测混凝土桥梁的理论氯离子扩散系数；根据公式(2)～(4)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率，

其中，P_f为待测混凝土桥梁耐久性失效概率，t为待测混凝土桥梁预计耐久年限，t₀为待测混凝土桥梁的目标耐久年限，c为第一变量，其表示待测混凝土桥梁的混凝土保护层厚度，Δx为待测混凝土桥梁所在处对流区深度，为待测混凝土桥梁按时间模型得到的t₀年时的理论氯离子扩散系数，D_R′为待测混凝土桥梁的理论氯离子扩散系数，t_j为待测混凝土桥梁的检测时间，C_s为待测混凝土桥梁的混凝土表面氯离子浓度，C_cr为混凝土结构氯离子临界浓度，为待测混凝土桥梁的氯离子侵蚀深度；

若待检测桥梁出现锈蚀，检测待测混凝土桥梁未出现锈蚀处的混凝土保护层厚度和出现锈蚀处的混凝土保护层厚度，

当μ-2σ<μ_j<μ时，根据公式(5)～(7)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率，

P(c′＞c_j)＝P(c_j-c′≤0) (6)，

其中，P_f′为待测混凝土桥梁耐久性失效概率，t′为待测混凝土桥梁的剩余使用年限，t₀′为待测混凝土桥梁目标耐久年限，t_j为待测混凝土桥梁的检测时间，C_cr′为混凝土结构氯离子临界浓度，C_s′为待测混凝土桥梁的混凝土表面氯离子浓度，c′为第二随机变量，其表示待测混凝土桥梁检测得到的所有混凝土保护层厚度，c_j为第三变量，其表示待测混凝土桥梁锈蚀处混凝土保护层厚度，Δx′为待测混凝土桥梁所在处对流区深度，为按时间模型得到的t₀年时氯离子扩散系数，μ为待测混凝土桥梁所有已检测的混凝土保护层厚度的均值，σ为待测混凝土桥梁所有已检测的混凝土保护层厚度的标准差，μ_j为待测混凝土桥梁锈蚀处混凝土保护层厚度的均值。

优选的是，所述的基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法中，所述步骤2还包括，当μ_j<μ-2σ时，按照未出现锈蚀计算待测混凝土桥梁耐久性失效概率。

优选的是，所述的基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法中，所述步骤2还包括，当μ_j>μ时，则对待测混凝土桥梁的出现锈蚀处的表面氯离子浓度、所处对流区的深度值和待测混凝土桥梁所用的建造材料的耐久性参数值进行检测，若出现锈蚀处为a情况，则对待测混凝土桥梁进行加固维修，若出现锈蚀处为b情况，则重新对待测混凝土桥梁执行步骤1和2；

其中，a情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差小于等于20％；

b情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差大于20％。

优选的是，所述的基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法中，若首次对待测混凝土桥梁进行现场检测，待检测桥梁未出现锈蚀，采用公式(2)～(4)计算待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

若首次对待测混凝土桥梁进行现场检测，待检测桥梁出现锈蚀，采用公式(5)～(7)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

若非首次对待测混凝土桥梁进行现场检测，且待检测桥梁未出现锈蚀，采用公式(2)～(4)计算待测混凝土桥梁耐久性失效概率，实测氯离子扩散系数的均值为本次检测得到的实测氯离子扩散系数和以往检测得到的待测混凝土桥梁的实测氯离子扩散系数共同的均值；

若非首次对待测混凝土桥梁进行现场检测，且待检测桥梁出现锈蚀，采用公式(5)～(7)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率。

优选的是，所述的基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法中，选取待测混凝土桥梁上的梁、墩柱的大气区、潮差区或/和浪溅区作为获取待测混凝土桥梁的实测氯离子扩散系数和混凝土保护层厚度的区域。

本发明设计一种基于条件概率理论和现场检测、具有自我更新功能的桥梁构件耐久寿命分析方法。第一、本发明设置了实测氯离子扩散系数和理论氯离子扩散系数的关系，简化了检测桥梁的难度，提高了数据的可靠性；第二、本发明采用条件概率理论建立了在役桥梁耐久寿命概率模型；第三、本发明建立了混凝土保护层、实测氯离子扩散系数等检测数据的更新利用方法，使预测结果越来越符合实际情况；第四、本发明考虑了混凝土桥梁构件在运营过程中可能出现的钢筋锈蚀工况，给出了相应的具体评估方法，容易理解，方便应用。

具体实施方式

下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

一种基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法，包括：

步骤1、制作与待测混凝土桥梁所用混凝土的原料、原料配比和强度相同的混凝土测试块；利用Permit离子迁移法检测混凝土试块，得到混凝土试块的实测氯离子扩散系数，利用快速氯离子迁移法检测混凝土试块，得到混凝土试块理论氯离子扩散系数，建立实测氯离子扩散系数和理论氯离子扩散系数线性方程(1)，

D_R＝a+b D_p (1)，

其中，D_p为利用Permit离子迁移法检测混凝土试块，得到的混凝土试块的实测氯离子扩散系数，D_R利用快速氯离子迁移法检测混凝土试块，得到的混凝土试块的理论氯离子扩散系数，a和b为常数；

步骤2、对待测混凝土桥梁进行现场检测(选取待测混凝土桥梁上的梁、墩柱的大气区、潮差区或/和浪溅区作为获取待测混凝土桥梁的实测氯离子扩散系数和混凝土保护层厚度的区域)，

若首次对待测混凝土桥梁检测且待检测桥梁未出现锈蚀，检测待测混凝土桥梁不同部位的混凝土保护层厚度和实测氯离子扩散系数，计算本次实测氯离子扩散系数的平均值，根据实测氯离子扩散系数的均值和公式(1)，得到待测混凝土桥梁的理论氯离子扩散系数，根据公式(2)～(4)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

P_f为待测混凝土桥梁耐久性失效概率，t为待测混凝土桥梁预计耐久年限，t₀为待测混凝土桥梁的目标耐久年限，随机变量c为待测混凝土桥梁的混凝土保护层厚度，Δx为待测混凝土桥梁所在处对流区深度，为待测混凝土桥梁按时间模型得到的t₀年时的理论氯离子扩散系数，D_R′为根据实测氯离子扩散系数的平均值和公式(1)计算得到的待测混凝土桥梁的理论氯离子扩散系数，t_j为待测混凝土桥梁的检测时间，C_s为待测混凝土桥梁的混凝土表面氯离子浓度，C_cr为混凝土结构氯离子临界浓度，为待测混凝土桥梁的氯离子侵蚀深度；n₁表示为首次检测的混凝土保护层厚度的个数，分别为第1、2、…..n次检测的混凝土保护层厚度；n₁为首次检测的混凝土保护层厚度的个数，c为表示待测混凝土桥梁的混凝土保护层厚度的随机变量(待测混凝土桥梁混凝土保护层厚度的函数特征值包括：混凝土保护层厚度的均值和标准差)，第一随机变量c的均值μ₁和标均差σ₁按照公式(8)和公式(10)计算；

若非首次对待测混凝土桥梁检测且待检测桥梁未出现锈蚀，检测待测混凝土桥梁不同部位的混凝土保护层厚度和实测氯离子扩散系数，计算实测氯离子扩散系数的均值(实测氯离子扩散系数的均值为本次检测得到的实测氯离子扩散系数和以往检测得到的待测混凝土桥梁的实测氯离子扩散系数共同的均值)，根据实测氯离子扩散系数的均值和公式(1)，得到待测混凝土桥梁的理论氯离子扩散系数，根据公式(2)～(4)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率；其中，第一随机变量c的均值μ_n按照公式(9)计算；n₁，n₂………n_n分别为第1、2……n次检测得到的混凝土保护层厚度的个数；第一随机变量c的标准差σ_n按照公式(11)计算

若首次对待测混凝土桥梁检测且待测混凝土桥梁出现锈蚀，检测待测混凝土桥梁未出现锈蚀处的混凝土保护层厚度和锈蚀处的混凝土保护层厚度，

当μ-2σ<μ_j<μ时，根据公式(5)～(7)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

P(c′＞c_j)＝P(c_j-c′≤0) (6)，

其中，P_f′为待测混凝土桥梁耐久性失效概率，t′为待测混凝土桥梁的剩余使用年限，t₀′为待测混凝土桥梁目标耐久年限，t_j为待测混凝土桥梁的检测时间，C_cr′为混凝土结构氯离子临界浓度，C_s′为待测混凝土桥梁的混凝土表面氯离子浓度，c′为第二随机变量，其表示待测混凝土桥梁所有已检测的混凝土保护层厚度(计算用到的待测混凝土桥梁所有已检测的混凝土保护层厚度的函数特征值包括：所有已检测的混凝土保护层厚度的均值和标准差)，c_j为第三随机变量，其表示待测混凝土桥梁锈蚀处混凝土保护层厚度(计算用到的待测混凝土桥梁锈蚀处混凝土保护层厚度的函数特征值包括：锈蚀处混凝土保护层厚度的均值和标准差)，Δx′为待测混凝土桥梁所在处对流区深度，为按时间模型得到的t₀年时氯离子扩散系数，μ为待测混凝土桥梁所有已检测的混凝土保护层厚度的均值，σ为待测混凝土桥梁所有已检测的混凝土保护层厚度的标准差，μ_j为待测混凝土桥梁锈蚀处混凝土保护层厚度的均值；

当μ_j<μ-2σ时，按照未出现锈蚀的计算待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

当μ_j>μ时，则对待测混凝土桥梁的出现锈蚀处的表面氯离子浓度、所处对流区的深度值和待测混凝土桥梁所用的建造材料的耐久性参数值进行检测，若出现锈蚀处为a情况，则对待测混凝土桥梁进行加固维修，若出现锈蚀处为b情况，则重新对待测混凝土桥梁执行步骤1和2；

其中，a情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差小于等于20％；

b情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差大于20％；

若非首次对待测混凝土桥梁检测且待测混凝土桥梁出现锈蚀，检测待测混凝土桥梁未出现锈蚀处的混凝土保护层厚度和锈蚀处的混凝土保护层厚度，检测待测混凝土桥梁未出现锈蚀处的混凝土保护层厚度和锈蚀处的混凝土保护层厚度，

当μ-2σ<μ_j<μ时，根据公式(5)～(7)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

当μ_j<μ-2σ时，按照未出现锈蚀的计算待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

当μ_j>μ时，则对待测混凝土桥梁的出现锈蚀处的表面氯离子浓度、所处对流区的深度值和待测混凝土桥梁所用的建造材料的耐久性参数值进行检测，若出现锈蚀处为a情况，则对待测混凝土桥梁进行加固维修，若出现锈蚀处为b情况，则重新对待测混凝土桥梁执行步骤1和2；

其中，a情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差小于等于20％；

b情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差大于20％。

本实施例为对跨海桥梁A(待测混凝土桥梁)的耐久寿命进行分析，跨海桥梁A的已知资料为：混凝土材料为海工C40、水胶比0.332、胶凝材料440kg/m³、混凝土龄期40天、粉煤灰和矿渣在胶凝材料中的百分比分别为35％和25％；HRB335钢筋，钢筋B32或B28；对流区深度Δx取10mm；参数中C_cr、C_s的数值为每方混凝土中胶凝材料质量(440kg/m³)百分比。

步骤1、在实验室中建立待测混凝土桥梁的实测氯离子扩散系数和理论氯离子扩散系数线性方程：

制作与待测混凝土桥梁所用混凝土的原料、原料配比和强度相同的混凝土测试块；

利用Permit离子迁移法检测混凝土试块，得到混凝土试块的实测氯离子扩散系数，利用快速氯离子迁移法检测混凝土试块，得到混凝土试块的理论氯离子扩散系数，建立实测氯离子扩散系数和理论氯离子扩散系数线性方程，以待测混凝土桥梁的实测氯离子扩散系数为横坐标，以待测混凝土桥梁的理论氯离子扩散系数为纵坐标，

D_R＝0.281+2.808D_p，

其中，D_p为利用Permit离子迁移法检测混凝土试块，得到的混凝土试块的实测氯离子扩散系数，D_R利用快速氯离子迁移法检测混凝土试块，得到的混凝土试块的理论氯离子扩散系数。

步骤2、若跨海桥梁A首次被现场检测且未出现锈蚀，则根据公式(2)～(4)计算得到海桥梁A耐久性失效概率，表2为待测混凝土桥梁的耐久性预测结果。

C_s＝A_c·(W/B)·γ_S

A_c为拟合系数，与待测混凝土桥梁的胶凝材料有关，参照表1；W/B为待测混凝土桥梁的水胶比，γ_s为分项系数，本实施例中的跨海桥梁A取1.40，

表1拟合系数A_c(与胶凝材料质量的比值，％)

计算得C_s＝1/100×7.1×0.332×1.4×440＝14.52kg/m3，

潮差区和浪溅区为C_cr＝440×0.42％＝1.85kg/m3，

现场检测的实测氯离子扩散系数为D_p＝0.8×10-12m2/s，根据公式D＝D_R＝0.281+2.808D_p＝1.82×10-12m2/s＝5.74×10-5m2/y，跨海桥梁A所在处对流区深度取-3mm。

若跨海桥梁A非首次被现场检测且未出现锈蚀，则根据公式(2)～(4)计算得到海桥梁A耐久性失效概率，其中，实测氯离子扩散系数的均值为本次检测得到的实测氯离子扩散系数和以往检测得到的待测混凝土桥梁的实测氯离子扩散系数共同的均值，表2为待测混凝土桥梁的耐久性预测结果。

表2跨海桥梁A的耐久性预测

分别取待测混凝土桥梁的目标耐久年限t₀为10年、20年、30年，检测时间t_j为1年、5年和10年，所得预测结果如下：

表3 t₀＝10年、D_t0＝1.64×10^-5m²/y的耐久性失效概率

表4 t₀＝20年、D_t0＝1.31×10^-5m²/y的耐久性失效概率

表5 t₀＝30年、D_t0＝1.10×10^-5m²/y的耐久性失效概率

若跨海桥梁A首次被现场检测且出现锈蚀；当μ-2σ<μ_j<μ时，根据公式(5)～(7)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

当μ_j<μ-2σ时，按照未出现锈蚀计算待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

当μ_j>μ时，则对待测混凝土桥梁的出现锈蚀处的表面氯离子浓度、所处对流区的深度值和待测混凝土桥梁所用的建造材料的耐久性参数值进行检测，若出现锈蚀处为a情况，则对待测混凝土桥梁进行加固维修，若出现锈蚀处为b情况，则重新对待测混凝土桥梁执行步骤1和2；

其中，a情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差小于等于20％；

b情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差大于20％。

若跨海桥梁A非首次被现场检测且出现锈蚀，跨海桥梁A所有已检测的混凝土保护层厚度为跨海桥梁A本次检测得到的所有混凝土保护层厚度和以往得到的所有混凝土保护层厚度的共同值，跨海桥梁A锈蚀处的混凝土保护层厚度为跨海桥梁A本次检测得到的锈蚀处混凝土保护层厚度；

当μ-2σ<μ_j<μ时，根据公式(5)～(7)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

假设第八次检锈蚀点处的保护层厚度的分布为C_j～N(0.04,0.049)，当前保护层厚度分布为C₈～N(0.047,0.02025)，μ₈-2σ₈＝0.038，由于0.04>0.038采用的分析模型为：

分别取耐久年限t₀为20年、30年、40年，所得预测结果如下：

表6假设c_j～N(0.04,0.049)，C₈～N(0.047,0.02025时的失效概率

当μ_j<μ-2σ时，按照未出现锈蚀的计算待测混凝土桥梁耐久性失效概率；假设第四次检测时，锈蚀点处的保护层厚度分布为，当前保护层厚C_j～N(0.03,0.036)，当前保护层厚度分布为C₈～N(0.047,0.025)，μ₄-2σ₄＝0.037，由于0.03<0.037，按照小概率事件处理，整体的耐久性预测按照没有锈蚀时的方法进行。

当μ_j>μ时，则对待测混凝土桥梁的出现锈蚀处的表面氯离子浓度、所处对流区的深度值和待测混凝土桥梁所用的建造材料的耐久性参数值进行检测，若出现锈蚀处为a情况，则对待测混凝土桥梁进行加固，若出现锈蚀处为b情况，则重新对待测混凝土桥梁执行步骤1和2；

其中，a情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差小于等于20％；

b情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差大于20％。

局部锈蚀情况下，直接预测与考虑现场检测状况的预测结果的对比显示：考虑了桥梁运营各阶段现场检测状况后，耐久性失效概率值有不同程度的减小，减小的程度与条件事件发生的概率有关。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。

Claims (5)

1.一种基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法，其特征在于，包括：

步骤1、制作与待测混凝土桥梁所用混凝土的原料、原料配比和强度相同的混凝土测试块；利用Permit离子迁移法检测混凝土试块，得到混凝土试块的实测氯离子扩散系数，利用快速氯离子迁移法检测混凝土试块，得到混凝土试块理论氯离子扩散系数，建立实测氯离子扩散系数和理论氯离子扩散系数线性方程(1)，

D_R＝a+b D_p (1)，

其中，D_p为混凝土试块的实测氯离子扩散系数，D_R为混凝土试块的理论氯离子扩散系数，a和b为常数；

步骤2、对待测混凝土桥梁进行现场检测，采用条件概率理论建立待测混凝土桥梁的耐久寿命概率模型：

若待检测桥梁未出现锈蚀，检测待测混凝土桥梁不同部位的混凝土保护层厚度和实测氯离子扩散系数，计算实测氯离子扩散系数的均值，根据实测氯离子扩散系数的均值和公式(1)，得到待测混凝土桥梁的理论氯离子扩散系数；根据公式(2)～(4)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率，

，

其中，P_f为待测混凝土桥梁耐久性失效概率，t为待测混凝土桥梁预计耐久年限，t₀为待测混凝土桥梁的目标耐久年限，c为第一变量，其表示待测混凝土桥梁的混凝土保护层厚度，Δx为待测混凝土桥梁所在处对流区深度， 为待测混凝土桥梁按时间模型得到的t₀年时的理论氯离子扩散系数， D_R′为待测混凝土桥梁的理论氯离子扩散系数，t_j为待测混凝土桥梁的检测时间，C_s为待测混凝土桥梁的混凝土表面氯离子浓度，C_cr为混凝土结构氯离子临界浓度，为待测混凝土桥梁的氯离子侵蚀深度；

若待检测桥梁出现锈蚀，检测待测混凝土桥梁未出现锈蚀处的混凝土保护层厚度和出现锈蚀处的混凝土保护层厚度，

当μ-2σ<μ_j<μ时，根据公式(5)～(7)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率，

；

其中，P_f′为待测混凝土桥梁耐久性失效概率，t′为待测混凝土桥梁的剩余使用年限，t₀′为待测混凝土桥梁目标耐久年限，t_j为待测混凝土桥梁的检测时间，C_cr′为混凝土结构氯离子临界浓度，C_s′为待测混凝土桥梁的混凝土表面氯离子浓度，c′为第二随机变量，其表示待测混凝土桥梁检测得到的所有混凝土保护层厚度，c_j为第三变量，其表示待测混凝土桥梁锈蚀处混凝土保护层厚度，Δx′为待测混凝土桥梁所在处对流区深度，为按时间模型得到的t₀年时氯离子扩散系数，μ为待测混凝土桥梁所有已检测的混凝土保护层厚度的均值，σ为待测混凝土桥梁所有已检测的混凝土保护层厚度的标准差，μ_j为待测混凝土桥梁锈蚀处混凝土保护层厚度的均值。

2.如权利要求1所述的基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法，其特征在于，所述步骤2还包括，当μ_j<μ-2σ时，按照未出现锈蚀计算待测混凝土桥梁耐久性失效概率。

3.如权利要求2所述的基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法，其特征在于，

所述步骤2还包括，当μ_j>μ时，则对待测混凝土桥梁的出现锈蚀处的表面氯离子浓度、所处对流区的深度值和待测混凝土桥梁所用的建造材料的耐 久性参数值进行检测，若出现锈蚀处为a情况，则对待测混凝土桥梁进行加固维修，若出现锈蚀处为b情况，则重新对待测混凝土桥梁执行步骤1和2；

其中，a情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差小于等于20％；检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差小于等于20％；

b情况为：检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的表面氯离子浓度与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的表面氯离子浓度之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所处对流区的深度值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的所处对流区的深度值之差，或检测到的待测混凝土桥梁锈蚀处的所用的建造材料的耐久性参数值与待测混凝土桥梁的设计资料所给出的建造材料的耐久性参数值之差大于20％。

4.如权利要求1、2或3所述的基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法，其特征在于，

若首次对待测混凝土桥梁进行现场检测，待检测桥梁未出现锈蚀，采用公式(2)～(4)计算待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

若首次对待测混凝土桥梁进行现场检测，待检测桥梁出现锈蚀，采用公式(5)～(7)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率；

若非首次对待测混凝土桥梁进行现场检测，且待检测桥梁未出现锈蚀，采用公式(2)～(4)计算待测混凝土桥梁耐久性失效概率，实测氯离子扩散系数的均值为本次检测得到的实测氯离子扩散系数和以往检测得到的待测混凝土桥梁的实测氯离子扩散系数共同的均值；

若非首次对待测混凝土桥梁进行现场检测，且待检测桥梁出现锈蚀，采用公式(5)～(7)计算出待测混凝土桥梁耐久性失效概率。

5.如权利要求1所述的基于概率理论和现场检测的桥梁耐久寿命分析方法，其特征在于，选取待测混凝土桥梁上的梁、墩柱的大气区、潮差区或/和浪溅区作为获取待测混凝土桥梁的实测氯离子扩散系数和混凝土保护层厚度 的区域。