CN105426674A - 一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法，该方法包括：获得位于黄土湿陷区的管段的悬跨长度指标，其用于表征因悬跨长度变化导致管段发送故障的几率；根据管段的使用寿命和已使用年数获得管段的性质指标；检测获得黄土湿陷区的湿陷系数，根据湿陷系数获得管段的湿陷量指标，其用于表征因黄土湿陷区湿陷量变化导致管段故障的几率；获得管段的防护修复指标；获得管段的可靠性分析功能函数：并根据可靠性分析功能函数获得管段的可靠度，其中，Z₁表示悬跨长度指标、Z₂表示湿陷量指标的乘积、Z₃表示性能指标、Z₄表示防护修复指标。通过上述技术方案，解决了现有技术中管段可靠度计算不准确的技术问题，提高了获取管段可靠度的准确性。

Description

一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法

技术领域

本发明涉及油气管段运输技术领域，特别涉及一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法。

背景技术

黄土和黄土状土覆盖着全球大陆面积的2.5％以上。我国黄土面积约为64万平方公里，是世界上分布最广泛的地区，主要分布在西北，其次为华北平原及东北的南部地区。黄土湿陷是我国黄土地区特有的地质灾害，严重威胁了长输油气管段的安全运营。

GB50025/2004《湿陷性黄土地区建筑规范》对黄土区管段建设时的黄土夯实进行了规定；Q/SY1300/2010《黄土地区油气管段工程地质灾害防治措施施工技术规范》对油气管段施工过程进行了规范，但均未提出对运营中的长输油气管段穿越黄土湿陷区产生悬空的管段进行可靠度计算的方法。西气东输管段、北京天然气管段、西部管段等公司每年都要对黄土湿陷区管段花费大量的人力物力进行巡查及安全评价。

现有技术中，对黄土湿陷区形成悬跨管段进行定量评价方法通常采用解析法或者有限元分析法，将悬跨管段简化为梁模型，通过不同的支撑条件进行求解，计算该管段的可靠度。但是这些方法均未考虑黄土土质自身的特殊性，也未考虑管段自身的材料特性及管段的保护措施，使得计算获得的可靠度不准确，不能真实反应悬跨管段的可靠度。

发明内容

本发明实施例提供一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法，用于解决现有技术中管段可靠度计算不准确的技术问题，提高获取管段可靠度的准确性。

本申请实施例提供一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法，所述方法包括：

获得位于黄土湿陷区的管段的悬跨长度指标，所述悬跨长度指标用于表征因悬跨长度变化导致所述管段发送故障的几率；

根据所述管段的使用寿命和已使用年数获得所述管段的性质指标；

检测获得所述黄土湿陷区的湿陷系数，根据所述湿陷系数获得所述管段的湿陷量指标，所述湿陷量指标用于表征因所述黄土湿陷区湿陷量变化导致所述管段故障的几率；

获得所述管段的防护修复指标，所述防护修复指标用于表征因防护措施或修复措施的影响所述管段发生故障的几率；

获得所述管段的可靠性分析功能函数：并根据所述可靠性分析功能函数获得所述管段的可靠度，其中，Z₁表示所述悬跨长度指标、Z₂表示所述湿陷量指标的乘积、Z₃表示所述性能指标、Z₄表示所述防护修复指标。

可选的，所述获得位于黄土湿陷区的管段的悬跨长度指标，包括：获得所述管段的当前实际悬跨长度和极限危险悬跨长度；根据公式计算获得所述悬跨长度指标的取值范围，其中，L表示所述当前实际悬跨长度或实际悬跨长度的极限值，l表示所述极限危险悬跨长度。

可选的，所述方法包括：获得所述管段的最大轴向拉力；根据所述最大轴向拉力、所述管段的抗弯截面系数、弯矩、外径，及所述管段所在地基的反力系数计算获得所述极限危险悬跨长度。

可选的，所述根据所述管段的使用寿命和已使用年数获得所述管段的性质指标，包括：根据公式计算获得所述性质指标的取值范围，其中，S₁为已使用年数或所述管段的使用寿命，S₂为所述使用寿命。

可选的，所述根据所述湿陷系数获得所述管段的湿陷量指标，包括：获得所述湿陷量指标值的最大值为1；根据公式Z₃＝rand(δ_S)计算获得所述湿陷量指标的最小值，其中，δ_S表示所述湿陷系数，rand()表示模拟蒙特卡洛方法取随机值的函数。

可选的，所述获得所述管段的防护修复指标，包括：

获得在所述管段没有防护措施或未进行修复时所述防护修复指标的最大值为1；根据公式Z₄＝1-(0.8a)^b计算获得所述防护修复指标的最小值，其中，a表示管段防护措施的保护能力或者修复措施的修复程度，0≤a≤1，b表示管段采用防护之后的防护年数或者采用修复措施之后的修复年数，b≥0。

可选的，所述根据所述可靠性分析功能函数获得所述管段的可靠度，包括：

根据所述所述悬跨长度指标、所述性质指标、湿陷量指标及所述防护修复指标的取值范围，对所述可靠性分析功能函数采用中心点法进行概率计算，获得所述可靠性分析功能函数的平均值和标准差；将所述平均值和所述标准差的比值确定为所述管段的可靠度指标，或者，将所述平均值减一后与所述标准差的比值确定为所述管段的可靠度指标；根据所述可靠度指标获得所述可靠度。

本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果：

在计算管段的可靠度时，根据管段的悬跨长度指标、性质指标、湿陷量指标及防护修复指标获得管段的可靠性分析功能函数，使得可靠性分析功能函数不仅考虑了管段的自身性质、防护修复措施对可靠度的影响，还考虑了管段的悬跨长度、所在黄土湿陷区的湿陷系数对可靠度的影响，增加了可靠度计算的准确性，解决了现有技术中管段可靠度计算不准确的技术问题，提高管段悬跨管段可靠度计算的准确性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法的流程图。

具体实施方式

在本申请实施例提供的技术方案中，通过据管段的悬跨长度指标、性质指标、湿陷量指标及防护修复指标获得管段的可靠性分析功能函数，并根据该可靠性分析功能函数计算获得管段的可靠度，以解决现有技术中管段可靠度计算不准确的技术问题，提高可靠度计算的准确性。

下面结合附图对本申请实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细的阐述。

实施例

请参考图1，本申请实施例提供一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法，所述方法包括：

S101：获得位于黄土湿陷区的管段的悬跨长度指标，所述悬跨长度指标用于表征因悬跨长度变化导致所述管段发送故障的几率；

S102：根据所述管段的使用寿命和已使用年数获得所述管段的性质指标；

S103：检测获得所述黄土湿陷区的湿陷系数，根据所述湿陷系数获得所述管段的湿陷量指标，所述湿陷量指标用于表征因所述黄土湿陷区湿陷量变化导致所述管段故障的几率；

S104：获得所述管段的防护修复指标，所述防护修复指标用于表征因防护措施或修复措施的影响所述管段发生故障的几率；

S105：获得所述管段的可靠性分析功能函数：并根据所述可靠性分析功能函数获得所述管段的可靠度，其中，Z₁表示所述悬跨长度指标、Z₂表示所述湿陷量指标的乘积、Z₃表示所述性能指标、Z₄表示所述防护修复指标。

S101、悬跨长度指标的确定

由于管道湿陷引起悬跨后长度大小影响因素较多，许多因素具有不确定性及随机性，但管道根据Mises破坏准则确定的悬跨长度的极值是已定的。因悬跨长度变化导致管段发送故障的几率我们用悬跨长度指标来表示。根据管道的自身性质可以假定悬跨长度为实际悬跨长度的极限值即极限危险悬跨长度l时，管段超出自身的承载能力而发生故障甚至断裂，那么此时悬跨长度指标Z₁为1，完全未发生悬空时，指标Z₁为0，即Z₁∈[0,1]，指标Z₁可以表示成：

$Z_1=\frac{L}{l}---\left(1\right)$

其中，L表示实际悬跨长度；l表示极限危险悬跨长度。根据管段的当前实际悬跨长度，代入公式(1)可以获得管段当前的最小悬跨长度指标，进一步可以确定管段悬跨长度指标当前的取值范围。计算管段可靠度指标时，可以直接根据当前管段的最小悬跨长度指标计算获得；也可以进一步由Z₁的概率分布类型和悬跨长度指标当前的取值范围，确定Z₁的均值和方差，根据Z₁的均值和方差计算获得。

具体的，管段的极限危险悬跨长度可以根据下述方式获得：

根据Von—Mises破坏准则，确定黄土穿越区管段的轴向拉力H，环向应力C，径向应力R，由计算该悬跨的临界危险长度即极限危险悬跨长度l。其中，σ_s表示管道材料的屈服强度，对于长输油气管段：R＝0，p为管段内压，t为管段壁厚，D是管段外径，H由下述假定管段符合悬垂弹性支撑模型方法计算。

确定参数f₀、q、k、M₀、D、k₀、l、α、ψ₁、ψ₂、ψ₃、ψ₄、ψ₅、 计算轴向力H，其中，f₀为悬垂段与埋设段吻接截面的横向位移，q为管段的线重度(包括管材、管内介质的总重)，令式中EI为抗弯截面系数，M₀为弯矩，D为管段外径，k₀为地基反力系数，l为管段悬跨长度，令u＝kl，α、ψ₁、ψ₂、ψ₃、ψ₄、ψ₅、均为中间变量，根据下列公式计算以上参数：

$\mathrm{\α}=\sqrt[4]{k_{0}D/4EI}---\left(2\right)$

${\mathrm{\ψ}}_1=1+k^2\frac{M_0-f_{0}H}{q}---\left(3\right)$

${\mathrm{\ψ}}_2=\frac{-u(k^2/{\mathrm{\α}}^2+2)+2{\mathrm{\ψ}}_4(2-uk/\mathrm{\α})}{2+{\mathrm{\ψ}}_4(k/\mathrm{\α}+2\mathrm{\α}/k)}---\left(4\right)$

${\mathrm{\ψ}}_3=\frac{u(2-k^2/{\mathrm{\α}}^2)-{\mathrm{\ψ}}_4(4+k^{3}u/{\mathrm{\α}}^3)}{2+{\mathrm{\ψ}}_4(k/\mathrm{\α}+2\mathrm{\α}/k)}---\left(5\right)$

${\mathrm{\ψ}}_4=\frac{e^u+e^{-u}-2}{e^u-e^{-u}}---\left(6\right)$

${\mathrm{\ψ}}_5=\frac{e^u+e^{-u}-2u}{e^u-e^{-u}}---\left(7\right)$

变形曲线：

$y=f_0+\frac{q}{k^{2}H}\×\{(1+k^2\frac{M_0-f_{0}H}{q})\×\[1-\frac{shkx+shk(1-x)}{shkl}\]-\frac{k^2}{2}x(1-x)\}---\left(12\right)$

其中，y表示的是该管道悬垂段的变形曲线中的纵向位移，x是管道轴向坐标。可以通过变形曲线y的求导结合管道的几何关系再积分可以确定轴向拉力H的大小，进而计算得到l。

S102、管段自身的性质指标的确定

管段自身性质的大小主要与管段的材质、管径、壁厚和寿命周期有关，管段的寿命周期主要体现在管段的疲劳损伤上。管段的输油输气量是处于变化状态，管段所承受的压力一般是处于小幅波动状态下的。管段将承受的载荷形式是循环载荷，故金属材质的输油气管段将产生不同程度疲劳现象。随着管段服役年限的增长，管段抗击破坏的能力越差。根据以上分析，管段的寿命与指标值之间为反比例关系。而对于某一特定管段，管段的管径、材质和壁厚都是一致的，随着管段服役时间的增长，管段寿命将减少，材料强度将降低，因此对于某一特定管段，确定其管段性质的指标时可以采用管段寿命一个性质来表示。由于管段剩下寿命越短，发生故障的几率就越大，性质指标值越大，故可认为性质指标Z₂∈[0,1]，性质指标Z₂可以表示成：

$Z_2=g\left(S\right)=\frac{S_1}{S_2}---\left(13\right)$

式中，S₁为管段已使用年数；S₂为管段设计使用寿命。当管段的已使用年数为其设计时的使用寿命时Z₂取最大值1。同样的，在计算管段可靠度指标时，可以获得管段的当前已使用年数，根据当前已使用年数代入公式(13)获得的当前性质指标来计算获得；也可以根据管段当前的性质指标的取值范围和Z₂的概率分布类型，确定Z₂的均值和方差用以计算获得管段的可靠度指标。

S103、湿陷量指标的确定

黄土湿陷形成的条件非常复杂，造成黄土湿陷的原因各异，但归结起来主要有以下几个方面：含水率、干密度、孔隙比、压缩模量。不同地区黄土的主要影响因素也不尽相同，但最终都会对湿陷系数产生影响。湿陷量指标的确定可以通过现场实验拟合含水率、干密度、孔隙比、压缩模量中某一个或多个参数与湿陷系数的关系，也可以直接测定该地的湿陷系数假定该系数的分布规律计算均值和方差。《湿陷性地区黄土建筑规范》(GBJ25-90)规定，测定湿系数的压力，应自基础底面(初步勘察阶段基地标高不确定时，自地面下1.5m)算起，10m以内的涂层湿陷压力应采用200KPa，10m以下至非线性土层顶面，应采用其上覆土的饱和自重压力。黄土浸水受压后，能发生湿陷的叫湿陷性黄土。在工程评价过程中，我们假定黄土的湿陷系数达到极限值时黄土发生湿陷，管段处于危险状态，此时湿陷量指标值Z₃＝1。黄土的湿陷系数会随含水率、干密度、孔隙比、压缩模量随机变化，不同地区引起湿陷的主要因素不同，需通过现场实验进行敏感性分析，再进行回归分析得到δ_S-Z₃的拟合方程，其中δ_S表示湿陷系数。由于黄土湿陷的机理复杂，影响因素较多，且不同地点不同深度不同条件下的湿陷系数均不相同，所以也可以采用蒙特卡洛模拟的方法对该系数进行计算，得到均值和方差。但是用于表征因黄土湿陷区湿陷量变化导致管段故障几率的湿陷量指标值的范围是不变的，当δ_S＝0.015时Z₃＝1，当δ_S＝0时Z₃＝0。故指标值Z₃∈[0,1]，指标值Z₃可以表示成：

Z₃＝g(δ_S,ω,ρ_d,e₀,E_S)或Z₃＝rand(δ_S)(14)

式中，δ_S为湿陷系数，ω为含水率，ρ_d为干密度，e₀为孔隙比，E_S为压缩模量，rand()为模拟蒙特卡洛方法取随机值的函数。需要说明的是Z₃＝g(δ_S,ω,ρ_d,e₀,E_S)的测算非常复杂、耗时耗力，本申请实施例采用Z₃＝rand(δ_S)计算获得湿陷量指标。通过Z₃＝rand(δ_S)可以在检测获得管段所处的黄土湿陷区当前的湿陷系数时，获得管段的当前的湿陷量指标即湿陷量指标的最小值，进而获得湿陷量的取值范围。同样的，在计算管段的可靠度指标时可以直接根据当前的湿陷量指标计算获得；也可以根据湿陷量指标和湿陷量指标Z₃的概率分布类型，确定Z₃的均值和方差，进一步根据Z₃的均值和方差计算获得。

S104、管段防护修复指标的确定

管段修复及防护是指在黄土穿越地区建设管段时采用的防护措施，或者管段在发生了湿陷后采取了修复措施。这些方法一般包括夯实土，均匀夯实回填，安装水工保护等。通过这些防护及修复方法可以有效提高管段的安全性能。假设管段没有任何防护措施或管段尚未修复，管段发生故障的几率最大，则防护修复指标Z₅＝1，如有防护措施或者管段已完成修复，防护修复指标可由下式得出：

Z₄＝f(a,b)＝1-(0.8a)^b(15)

式中，0≤a≤1为管段防护措施的保护能力或者修复程度；b≥0为管段采用防护之后的减灾年份，如在评价年刚好进行了修复，则b＝0，依此类推。根据上述公式，可以直接将采用防护之后或修复之后的实际年数代入获得防护修复指标的最小值，进而获得防护修复指标的取值范围。同样的，在计算管段的可靠度指标时可以直接根据当前的防护修复指标的最小值计算获得；也可以根据防护修复指标的取值范围和防护修复指标Z₄的概率分布类型，确定Z₄的均值和方差，再根据Z₄的均值和方差计算可靠度指标。

S105、利用中心点法计算管段的可靠度

可靠度分析一般是以概率论为基础，引入结构可靠度的概念，用概率的方法描述结构可靠性的问题，使复杂的可靠性分析问题变成用数学方法近似处理的数学问题。在进行管段可靠度计算时，运用可靠性的分析理论把各个管段的影响指标作为不确定量进行计算分析，这样就可以更精确、直观的表示黄土灾害穿越区管段的可靠度大小，便于对管段进行定量安全评价。

按照可靠性分析的理论，管段可靠性分析功能函数为：

Z＝g(R,S)＝R-S(16)

根据结构可靠性的定义，管段的可靠度为：

P_R＝P{Z≥0}＝P{R-S≥0}(17)

式中，R表示管段抵抗黄土区各种威胁因素的能力；S表示管段破坏的能力。

根据前文所述，指标Z₂、Z₄越小，管段的性质越好，管段抵御各种威胁的能力越强；指标Z₁、Z₃越大，管段越容易受到破坏。可将可靠性分析功能函数写成：

$Z=\frac{1}{Z_2{Z}_4}-Z_1{Z}_3---\left(18\right)$

最后，采用中心点发进行概率计算。将失效功能函数在随机变量的平均值处用泰勒级数展开，并取线性项，然后近似计算可靠性分析功能函数的平均值和标准差。可靠度指标等于可靠性分析功能函数Z的平均值和标准差的比值，或者，可靠度指标等于Z的平均值减一与标准差的比值。

以上述分析的黄土穿越区管段可靠度计算为例，也可将其功能函数写为如下形式：

z＝g(Z₁,Z₂,Z₃,Z₄)(19)

式中，Z₁,Z₂,Z₃,Z₄均为随机变量，其平均值分别为其标准差即方差为

功能函数在随机变量的平均值处进行泰勒级数展开，并取至线性项，即：

$Z\≈g({\mathrm{\μ}}_{Z_1},{\mathrm{\μ}}_{Z_2},{\mathrm{\μ}}_{Z_3},{\mathrm{\μ}}_{Z_4})+\underset{i=1}{\overset{4}{\Σ}}\frac{\∂g}{\∂Z_i}(Z_i-{\mathrm{\μ}}_{Z_i})---\left(20\right)$

则Z的平均值和方差可以表示为：

${\mathrm{\μ}}_Z=g({\mathrm{\μ}}_{Z_1},{\mathrm{\μ}}_{Z_2},{\mathrm{\μ}}_{Z_3},{\mathrm{\μ}}_{Z_4})---\left(21\right)$

${\mathrm{\σ}}_Z={\[\underset{i=1}{\overset{4}{\Σ}}\frac{\∂g}{\∂Z_i}{(Z_i-{\mathrm{\μ}}_{Z_i})}^2\]}^{\frac{1}{2}}---\left(22\right)$

故在标准正态空间中，可靠度指标β为：

那么通过查表，即可得到最终的可靠度的值Φ(β)。

需要说明的是，可靠度的计算也可以直接将当前的最小悬跨长度指标、当前性质指标、当前湿陷量指标及防护修复指标的最小值代入公式(18)获得可靠性分析函数的具体值，并将该具体值的作为可靠度指标，再通过查标准正太分布表获得可靠度的值。

为了进一步说明本申请实施例获得可靠度的过程，下面结合具体实例对本申请进行详细说明。

本发明提供的对黄土穿越区管段考虑多因素的定量安全评价方法包括以下步骤。以西气东输一线山西某管段为例对该管段进行定量安全评价。西气东输一线山西某管段输气压力P为10MPa，管径1016mm，壁厚17.5mm，管材等级X70，弹性模量206GPa，泊松比为0.3，屈服强度485MPa，密度7850kg/m³，该地为Q3黄土，管土摩擦系数为0.5，土的内摩擦角为30°，土弹簧刚度为4.87MN/m²。

(1)确定悬跨长度指标Z₁

通过计算管段的环向应力对于长输油气管段，R＝0，根据Von—Mises破坏准则确定黄土穿越区管段的允许最大轴向拉力H＝590MPa。

其中，f₀为悬垂段与埋设段吻接截面的横向位移；q为管段的线重度(包括管材、管内介质的总重)；令

式中，H为轴向拉力；EI为抗弯截面系数；M₀为弯矩；D为管段外径；k₀为地基反力系数；l为管段悬跨长度。

令u＝kl，根据式(2)～式(12)计算得到，l＝83m，即该地质条件下允许的最大悬跨长度为83米。

现场实测，悬跨长度为L＝5m。则指标所以指标Z₁∈[0.06,1]。假定Z₁在[0.06,1]服从均匀分布，则Z₁的均值和方差分别为： ${\mathrm{\σ}}_{Z_1}=\mathrm{0.0736.}$

(2)确定管段自身性质指标Z₂

由西气东输一线设计任务书可知西气东输的设计使用年限是30年，至今已服役11年，则指标所以指标Z₂∈[0.37,1]。假定指标Z₂在[0.37,1]服从均匀分布，则Z₂的均值和方差分别为：

(3)确定湿陷量指标Z₃

通过对西气东输一线此段管段的现场实验分析，对该地引起湿陷的因素进行敏感性分析，得知最主要的影响因素为含水率，并测得目前的湿陷系数Z₃＝0.333，所以指标Z₃∈[0.333,1]。对现场进行调研发现，当地的降水为季节性随机分布，而且干密度、孔隙比、压缩模量均对湿陷系数会产生影响。可以假定这种复杂的土质条件的湿陷系数随季节、气候、降水呈现随机分布规律。可以采用蒙特卡洛模拟方法对湿陷系数进行模拟，模拟气候、季节、降水、温度等变化对湿陷系数的随机影响。

采用MATLAB编程，模拟10000组指标Z₃，并进行统计分析计算出均值和方差 ${\mathrm{\μ}}_{Z_3}=0.668,{\mathrm{\σ}}_{Z_3}=\mathrm{0.0372.}$

(4)确定管段防护修复指标Z₄

根据已知条件，西气东输一线在此段铺管时进行了基坑处理，但投产至今未进行防护，则a＝0.8，b＝0，此时Z₄＝0.36，所以Z₄∈[0.36,1]服从指数分布。假设该指标服从的概率函数p(x)＝1-0.64^x，其在服役期间的均值和方差分别为 ${\mathrm{\μ}}_{Z_4}=0.647,{\mathrm{\σ}}_{Z_4}=\mathrm{0.018.}$

(5)计算管段可靠度

根据上述计算结果，算得均值方差 ${\mathrm{\σ}}_Z={\[\underset{i=1}{\overset{4}{\Σ}}\frac{\∂g}{\∂Z_i}{(Z_i-{\mathrm{\μ}}_{Z_i})}^2\]}^{\frac{1}{2}}=\mathrm{1.011.}$

得到可靠性指标β＝1.224。

在标准正态空间中，可查表知此管段的可靠度P_R＝Φ(β)＝90.76％。

通过本申请实施例中的一个或多个技术方案，可以实现如下技术效果：

在计算管段的可靠度时，根据管段的悬跨长度指标、性质指标、湿陷量指标及防护修复指标获得管段的可靠性分析功能函数，使得可靠性分析功能函数不仅考虑了管段的自身性质、防护修复措施对可靠度的影响，还考虑了管段的悬跨长度、所在黄土湿陷区的湿陷系数对可靠度的影响，增加了可靠度计算的准确性，解决了现有技术中管段可靠度计算不准确的技术问题，提高管段悬跨管段可靠度计算的准确性。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种黄土湿陷区管段可靠度获取方法，其特征在于，所述方法包括：

获得位于黄土湿陷区的管段的悬跨长度指标，所述悬跨长度指标用于表征因悬跨长度变化导致所述管段发送故障的几率；

根据所述管段的使用寿命和已使用年数获得所述管段的性质指标；

检测获得所述黄土湿陷区的湿陷系数，根据所述湿陷系数获得所述管段的湿陷量指标，所述湿陷量指标用于表征因所述黄土湿陷区湿陷量变化导致所述管段故障的几率；

获得所述管段的防护修复指标，所述防护修复指标用于表征因防护措施或修复措施的影响所述管段发生故障的几率；

获得所述管段的可靠性分析功能函数：并根据所述可靠性分析功能函数获得所述管段的可靠度，其中，Z₁表示所述悬跨长度指标、Z₂表示所述湿陷量指标的乘积、Z₃表示所述性能指标、Z₄表示所述防护修复指标。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得位于黄土湿陷区的管段的悬跨长度指标，包括：

获得所述管段的当前实际悬跨长度和极限危险悬跨长度；

根据公式计算获得所述悬跨长度指标的取值范围，其中，L表示所述当前实际悬跨长度或实际悬跨长度的极限值，l表示所述极限危险悬跨长度。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括：

获得所述管段的最大轴向拉力；

根据所述最大轴向拉力、所述管段的抗弯截面系数、弯矩、外径，及所述管段所在地基的反力系数计算获得所述极限危险悬跨长度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述管段的使用寿命和已使用年数获得所述管段的性质指标，包括：

根据公式计算获得所述性质指标的取值范围，其中，S₁为已使用年数或所述管段的使用寿命，S₂为所述使用寿命。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述湿陷系数获得所述管段的湿陷量指标，包括：

获得所述湿陷量指标值的最大值为1；

根据公式Z₃＝rand(δ_S)计算获得所述湿陷量指标的最小值，其中，δ_S表示所述湿陷系数，rand()表示模拟蒙特卡洛方法取随机值的函数。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得所述管段的防护修复指标，包括：

获得在所述管段没有防护措施或未进行修复时所述防护修复指标的最大值为1；

根据公式Z₄＝1-(0.8a)^b计算获得所述防护修复指标的最小值，其中，a表示管段防护措施的保护能力或者修复措施的修复程度，0≤a≤1，b表示管段采用防护之后的防护年数或者采用修复措施之后的修复年数，b≥0。

7.如权利要求1～6任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述可靠性分析功能函数获得所述管段的可靠度，包括：

根据所述所述悬跨长度指标、所述性质指标、湿陷量指标及所述防护修复指标的取值范围，对所述可靠性分析功能函数采用中心点法进行概率计算，获得所述可靠性分析功能函数的平均值和标准差；

将所述平均值和所述标准差的比值确定为所述管段的可靠度指标，或者，将所述平均值减一后与所述标准差的比值确定为所述管段的可靠度指标；

根据所述可靠度指标获得所述可靠度。