CN108038298B

CN108038298B - 一种在役拉、吊索结构系统的评估方法及系统

Info

Publication number: CN108038298B
Application number: CN201711283872.3A
Authority: CN
Inventors: 杨世聪; 张劲泉; 姚国文; 渠平
Original assignee: Chongqing Jiaotong University
Current assignee: Chongqing Jiaotong University
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2021-03-16
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: CN108038298A

Abstract

本发明公开了一种在役拉、吊索结构系统的评估方法及系统，该方法包括：获取由第一子系统、第二子系统及第三子系统串联组成的在役拉、吊索结构系统的现场检测数据；第一子系统由外护套组件组成；第二子系统由外护套破损处的索体组成；第三子系统由下锚固区的钢丝或钢绞线组成；根据现场检测数据、第一子系统、第二子系统及第三子系统，确定外护套组件的使用寿命曲线、外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线、下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线；根据上述曲线，综合确定在役拉、吊索结构系统的可靠度和风险度。本发明提供的方法或系统，考虑了实际拉索桥中各个拉、吊索结构组件，综合评估了拉、吊索的可靠度和风险度，提高评估精度。

Description

一种在役拉、吊索结构系统的评估方法及系统

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，特别涉及一种在役拉、吊索结构系统的评估方法及系统。

背景技术

进入21世纪，随着经济、科技的迅猛发展，基础设施建设也突飞猛进，斜拉桥已突破千米的跨度，如主跨1092m的上海沪通铁路大桥，钢管混凝土拱桥也突破500m跨径，如南京大胜关大桥。一座座跨河、跨江、跨海的大桥拔地而起，对于要跨越较大河、江以及海洋的桥梁，拉索桥往往是设计师们青睐的桥型。如苏通长江大桥、东海大桥、港珠澳大桥、厦漳跨海大桥以及正在修建的广东虎门二桥等。这些大桥不仅有效的克服了桥梁跨度大的问题，还具有经济、美观的优点，而且推动了土木工程技术向更高、更强方向发展。然而，任何事情都具有正反两方面的真理，拉索桥也并不例外。大跨度桥梁在安全性、耐久性等方面也存在突出问题。四川宜宾小南门桥、福建武夷山大桥等跨桥事故的发生，总是伴随着经济的众多损失、人民的生命安全问题，社会的影响问题等，给经济的发展带来了难以弥补的损失。这些拉索桥的都是因为拉吊索发生断裂造成的。拉吊索的安全性、可靠性一直是土木工作者研究的热点，它直接关系到整个拉索桥的安全性。拉吊索的安全性、可靠性已成为衡量整个拉索桥性能的重要指标之一。在此背景下，如何提高拉吊索的安全性、可靠性以及准确预测剩余寿命是保证整个拉索桥的安全以及人民生命财产安全是土木工程人必须考虑的问题。除了加强设计、施工、养护等管理措施外，及时掌握拉吊索的动态寿命，准确预测其安全性、可靠性预计剩余寿命也是行之有效的方法之一。

当前广泛应用的几种安全性、可靠性评估方法是正常使用极限状态下结构可靠度评估法、承载能力极限状态下结构可靠度评估法以及施工期间结构可靠度评估法。并对上述可靠度评估方法进行了比较和分析研究，研究表明，服役条件下的拉吊索因受到多种不利因素的作用，拉吊索的材料会有不同程度的退化，结构会有破损。但是这些研究都是把索体钢丝的安全性、可靠性作为整个拉吊索安全性、可靠性，不能完全反应钢丝的锈蚀部位以及锈蚀的演化，总的来说是个静态模型，即不考虑体系失效历程建立的结构安全性、可靠性理论模型是不全面的。考虑材料的时效退化及损失能更准确的模拟服役下的拉吊索状况，拉吊索的可靠性评估理论更具有现实意义。虽然点的可靠度研究方法已比较深入，计算方法也有很多，且比较准确。随着科技的发展，以及结构的复杂型增强以及可靠度理论的深入研究发现，结构点的可靠性并不能保证整个系统一定可靠。对于一个系统而言，看重的是整个系统是否可靠，运行是否正常，系统可靠度由组成系统内的所有组件的极限状态交混而成，单个的组件可靠度对于整个系统来说已失去意义，是一种较为粗糙的评估方法。

发明内容

本发明的目的是提供了一种考虑实际工作中拉索桥的拉、吊索构造组成和环境条件的在役拉、吊索结构系统的评估方法及系统，以提高在役拉、吊索结构系统的评估精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种在役拉、吊索结构系统的评估方法，所述评估方法包括：

获取在役拉、吊索结构系统的现场检测数据；所述在役拉、吊索结构系统为第一子系统、第二子系统以及第三子系统组成的串联系统；所述第一子系统由外护套组件组成；所述第二子系统由外护套破损处的索体组成；所述第三子系统由下锚固区的钢丝或钢绞线组成；

根据所述现场检测数据、所述第一子系统、所述第二子系统以及所述第三子系统，确定外护套组件检测数据、外护套破损处的索体检测数据以及下锚固区检测数据；

根据所述外护套组件检测数据，确定所述外护套组件的使用寿命曲线；

根据所述外护套破损处的索体检测数据，结合所述外护套破损处的索体的服役环境以及试验模拟，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线；

根据所述下锚固区检测数据，结合所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境以及试验模拟，确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线；

根据所述使用寿命曲线、所述第一腐蚀曲线以及第二腐蚀曲线，确定所述在役拉、吊索结构系统的可靠度和风险度。

可选的，所述现场检测数据为3个检测周期所获取的现场检测数据的总和。

可选的，所述第二子系统和所述第三子系统均为L取m系统；所述L取 m系统由L根钢丝组成，至少有m根钢丝处于可靠性状态时，所述L取m系统处于可靠性状态；其中m≤L。

可选的，所述根据所述外护套组件检测数据，确定所述外护套组件的使用寿命曲线，具体包括：

根据所述外护套组件检测数据，采用对数-概率作图法，确定所述外护套组件的使用寿命曲线。

可选的，所述根据所述外护套破损处的索体检测数据，结合所述外护套破损处的索体的服役环境以及试验模拟，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线，具体包括：

确定所述外护套破损处的索体的服役环境；

在实验室模拟所述外护套破损处的索体的服役环境，并在交变应力耦合作用下，根据所述外护套破损处的索体检测数据，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线。

可选的，所述根据所述下锚固区检测数据，结合所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境以及试验模拟，确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线，具体包括：

确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境

在实验室模拟所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境，并在交变应力耦合作用下，根据所述外护套组件检测数据，确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线。

可选的，所述服役环境为盐雾环境或者酸雨环境。

本发明还提供了一种在役拉、吊索结构系统的评估系统，所述评估系统包括：

现场检测数据获取模块，用于获取在役拉、吊索结构系统的现场检测数据；所述在役拉、吊索结构系统为第一子系统、第二子系统以及第三子系统组成的串联系统；所述第一子系统由外护套组件组成；所述第二子系统由外护套破损处的索体组成；所述第三子系统由下锚固区的钢丝或钢绞线组成；

检测数据确定模块，用于根据所述现场检测数据、所述第一子系统、所述第二子系统以及所述第三子系统，确定外护套组件检测数据、外护套破损处的索体检测数据以及下锚固区检测数据；

使用寿命曲线确定模块，用于根据所述外护套组件检测数据，确定所述外护套组件的使用寿命曲线；

第一腐蚀曲线确定模块，用于根据所述外护套破损处的索体检测数据，结合所述外护套破损处的索体的服役环境以及试验模拟，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线；

第二腐蚀曲线确定模块，用于根据所述下锚固区检测数据，结合所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境以及试验模拟，确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线；

可靠度和风险度确定模块，用于根据所述使用寿命曲线、所述第一腐蚀曲线以及第二腐蚀曲线，确定所述在役拉、吊索结构系统的可靠度和风险度。

可选的，所述使用寿命曲线确定模块，具体包括：

使用寿命曲线确定单元，用于根据所述外护套组件检测数据，采用对数- 概率作图法，确定所述外护套组件的使用寿命曲线。

可选的，所述第一腐蚀曲线确定模块，具体包括：

服役环境确定单元，用于确定所述外护套破损处的索体的服役环境；

第一腐蚀曲线确定单元，用于在实验室模拟所述外护套破损处的索体的服役环境，并在交变应力耦合作用下，根据所述外护套破损处的索体检测数据，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种在役拉、吊索结构系统的评估方法及系统，该评估方法包括：首先获取在役拉、吊索结构系统的现场检测数据；所述在役拉、吊索结构系统为第一子系统、第二子系统以及第三子系统组成的串联系统；所述第一子系统由外护套组件组成；所述第二子系统由外护套破损处的索体组成；所述第三子系统由下锚固区的钢丝或钢绞线组成；其次根据所述现场检测数据、所述第一子系统、所述第二子系统以及所述第三子系统，确定外护套组件检测数据、下锚固区检测数据以及外护套破损处的索体检测数据；并根据所述外护套组件检测数据，确定所述外护套组件的使用寿命曲线；根据所述外护套破损处的索体检测数据，结合所述外护套破损处的索体的服役环境以及试验模拟，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线；根据所述下锚固区检测数据，结合所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境以及试验模拟，确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线；最后根据所述使用寿命曲线、所述第一腐蚀曲线以及第二腐蚀曲线，确定所述在役拉、吊索结构系统的可靠度和风险度。本发明提供的方法或者系统，综合考虑了实际拉索桥的拉、吊索构造组成、环境条件，综合评估了拉、吊索的可靠度和风险度，且提高了评估的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例在役拉、吊索结构系统的评估方法的流程示意图；

图2为本发明在役拉、吊索结构系统的示意图；

图3为本发明实施例在役拉、吊索结构系统的可靠性曲线图；

图4为本发明实施例在役拉、吊索结构系统的风险性曲线图；

图5为本发明实施例在役拉、吊索结构系统的评估系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，国内外拉、吊索的设计寿命为30年，而从国内外拉索桥的拉、吊索病害与换索工程看出，尽管设计者针对桥梁拉、吊索的防腐蚀措施尝试了多种形式，但现有的防护手段仍然不尽人意，拉、吊索远没有达到理想的使用寿命。从换索案例也可看出：拉、吊索病害主要是外护套破损、下锚固系统进水后失效，外护套破损处的钢丝或钢绞线锈蚀、断丝等。为保证整个桥梁的营运安全，对于病害严重的拉、吊索不得不进行换索处置。拉、吊索的更换方案以及更换时机必须以其腐蚀状态对其承载能力和剩余寿命影响程度为依据，遗憾的是，众多拉索桥更换拉、吊索时，并没有对拉、吊索结构系统进行安全性、可靠性以及寿命期的综合评估，更没有从经济因素综合考虑选择最佳换索时机。目前，针对拉、吊索可靠性、安全性以及剩余寿命的有效评估方法还处于初级阶段，行业管理还带有盲目性，要么是对拉、吊索检测、养护重视不足，抱着侥幸心理，导致拉、吊索断裂，酿成重大生命、财产损失；要么因为无法准确的预估拉、吊索剩余寿命，出于安全考虑，提前换索，导致浪费。

而本发明克服了传统的“二状态”(行或不行)的评估方式，定义服役的拉、吊索结构系统为多个可靠性状态。根据现场检测数据，结合服役环境和试验模拟，得出多状态的拉、吊索各组件的可靠性、安全性，进而建立串联“L中选 m”模型对拉、吊索的可靠性、安全性进行评估，实现拉、吊索寿命的最大化，并在拉、吊索失效前发出预警，保证安全。即本发明的目的是提供了一种考虑实际拉索桥的拉、吊索构造组成、服役环境的在役拉、吊索结构系统的评估方法及系统，提高在役拉、吊索结构系统的评估精度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例在役拉、吊索结构系统的评估方法的流程示意图。如图1所示，本发明提供的在役拉、吊索结构系统的评估方法包括：

步骤101：获取在役拉、吊索结构系统的现场检测数据；所述在役拉、吊索结构系统为第一子系统、第二子系统以及第三子系统组成的串联系统；所述第一子系统由外护套组件组成；所述第二子系统由外护套破损处的索体组成；所述第三子系统由下锚固区的钢丝或钢绞线组成。

从现场检测数据可以看到，无论是拉、吊索的设计寿命，拉、吊索的钢丝锈蚀以及下锚固区钢丝浸泡在水中的病害，都是因为拉、吊索的外护套组件劣化引起的，如珠海淇澳大桥通车后5年换索等案例都说明外护套组件劣化是拉、吊索病害的主要原因，因为外护套组件劣化开裂，才致使拉、吊索内的钢丝或钢绞线腐蚀、断裂，又因为外护套组件劣化致使外部的雨水浸入索体内部，雨水顺着索体内的钢丝或钢绞线汇集在下部的锚固区，尽管锚固区防护完好，但外部渗入的雨水致使下锚固区域的钢丝或钢绞线始终浸泡在雨水中，在交变应力耦合作用下腐蚀严重。因此，外护套组件劣化是影响拉、吊索病害的一大主要原因。另外，在众多柔性拉、吊索病害案例中，外护套组件破损几乎是共性，正是因为外护套破损致使拉、吊索钢丝或钢绞线直接暴露在外界的腐蚀环境中，也因为外护套组件破损，使拉、吊索的防护系统失效，外界的雨水渗入拉、吊索内，最后汇集在下锚固区，使下锚固区的钢丝或钢绞线长期处于雨水浸泡和交变应力的共同作用下，加剧了下锚固区钢丝或钢绞线的腐蚀，影响拉、吊索的可靠性。因此，下锚固区的钢丝或钢绞线腐蚀性，与整个拉、吊索结构系统的安全性、可靠性密切相关。即下锚固区的钢丝或钢绞线腐蚀也是影响拉、吊索病害的一大主要原因。

若想准确地评价拉、吊索结构系统的可靠性、安全性，不能忽视外护套组件劣化、下锚固体区组件进水的病害，所以本发明的拉、吊索结构系统为第一子系统S1、第二子系统S2以及第三子系统S3组成的串联系统。所述第一子系统S1由外护套组件组成；所述第二子系统S2由外护套破损处的索体组成；所述第三子系统S3由下锚固区的钢丝或钢绞线组成。

目前使用最多的模型是把一根钢丝模拟成m个单元组成的串联系统，而拉、吊索有多根钢丝组成的并联系统。规范规定，拉、吊索断丝超过2％就必须换索，也就是说，超过2％的断丝，就等同于拉、吊索失效，因此常用的串联并联系统模型和拉、吊索的实际情况有所出入。本发明对退化的多状态系统可靠性进行分析，结合试验和现场检测定义系统及其组件的多状态可靠性函数，将系统可靠性和安全性分析由二状态方法扩展为多状态方法。现有的研究都集中在对拉、吊索索体的研究，通过资料收集以及试验研究，发现拉、吊索防护系统、锚固部位也产生病害原因之一，将防护系统、锚固系统也定义为拉、吊索的退化组件，外护套破损处的索体和下锚固区的钢丝都由“L中选m”系统构成。因此，本发明的拉吊索结构系统由外护套防护系统、外护套破损处索系统统、下锚固区系统组成串联系统模型。

如图2所示的在役拉、吊索结构系统示意图，本发明的拉吊索结构系统包括第一子系统S1、所述第二子系统S2以及所述第三子系统S3。第二子系统 S2和第三子系统S3均为L取m系统；所述L取m系统表示子系统由L根钢丝组成，在L根钢丝中，至少有m根钢丝处于可靠性状态(未断开状态)时，所述子系统处于可靠性状态。

第二子系统S2表示外护套破损处的拉、吊索索体，规范要求拉、吊索的断丝率不超过2％，考虑结构冗余度，此子系统由各根钢丝组成“L取m”组件组成，“L中取m”表示在L根钢丝中，至少有m根钢丝处于可靠性状态中，整个子系统处于可靠性中，当m＝(1)时，等价于一个并联系统，当m＝L时，等价于一个串联系统。

第三子系统S3由下锚固系统附近钢丝组成，此处的钢丝或钢绞线因为雨水的浸泡也容易产生病害。由于现代拉、吊索都是钢丝或钢绞线外包PE的柔性索，因此由于上锚具密闭不严或者PE套劣化开裂，外界浸入的雨水都会因为重力通过索体的钢丝或钢绞线汇集在下锚头附近，有些拉、吊索的下锚头附近有几米深的水，致使下锚固区的钢丝或钢绞线长期浸泡在雨水中，根据实验，在交变应力和酸雨环境耦合作用下，钢丝或钢钢绞线会加速腐蚀，广州海印大桥断索分析：拉、吊索的聚乙烯层基本完好但锚固区附近的水泥浆体不凝固，腐蚀了钢丝。规范要求拉、吊索的断丝率不超过5％，考虑结构冗度，此子系统也由各根钢丝组成“L取m”组件组成。

对在役拉、吊索的安全性评估一般是对营运多年的桥梁拉吊索评估，因为新建桥梁的拉吊索病害很少，需要评估的拉、吊索其检测周期一般都有2到3 次，因此对在役拉、吊索的安全性、可靠性评估的依据是现场检测资料。《公路桥涵养护规范》(JTG H11—2004)定期检查的时间，按桥梁的不同情况有如下规定：新建桥梁竣工交付使用一年后必须进行定期检查；一般桥梁检查周期不得超过三年；在经常性检查中发现重要构件达三类以下的，必须安排定期检查。另外，现场检测外护套的破损情况，一般是3个周期的检测资料，可以发现外护套劣化增长数据，所以本发明采集的现场检测数据为3个检测周期所获取的现场检测数据的总和。

步骤102：根据所述现场检测数据、所述第一子系统、所述第二子系统以及所述第三子系统，确定外护套组件检测数据、外护套破损处的索体检测数据以及下锚固区检测数据。

步骤103：根据所述外护套组件检测数据，确定所述外护套组件的使用寿命曲线。

步骤104：根据所述外护套破损处的索体检测数据，结合所述外护套破损处的索体的服役环境以及试验模拟，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线。

步骤105：根据所述下锚固区检测数据，结合所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境以及试验模拟，确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线。

步骤106：根据所述使用寿命曲线、所述第一腐蚀曲线以及第二腐蚀曲线，确定所述在役拉、吊索结构系统的可靠度和风险度。

步骤103具体包括：

目前拉、吊索的剩余寿命评估方法，在对外护套防护系统的可靠性方面涉及得不多。影响拉、吊索外护套的寿命因素有很多，无论是内因(原材料)或者是外因(制作、安装、服役环境)等都各不相同，这些因素共同影响着拉、吊索外护套的服役寿命，仅仅通过试验数据推断在役拉、吊索外护套的劣化寿命缺乏理论依据。通过资料收集、调查及试验研究，拉、吊索下锚固系统渗水。造成下锚固系统区域的钢丝或钢绞线长期处在雨水浸泡于交变荷载耦合的作用下，其病害尤其应该引起重视。外护套是现代在役拉、吊索的主要防护形式，其劣化寿命直接关系到整个拉、吊索的服役寿命。由于原材料、制作、安装、服役环境(温差、紫外线等)、养护条件等存在太多的不确定因素，其劣化寿命偏差也很大。目前、外护套无论是设计阶段的设计寿命还是服役期间的预估寿命，大都依据外护套原材料的试验数据来推断其劣化寿命，显然缺乏理论支持，以外护套的多次检测数据为基础，运用对数-概率作图法推演在役拉、吊索外护套劣化寿命显然更合理。因此，本发明分析了影响在役拉、吊索外护套寿命的多种因素，结合现场的多次检测数据分析，以对数-概率作图法预估外护套寿命。

GB/T1842-2008中聚乙烯环境应力开裂的试验方法没有考虑外部的腐蚀环境和交变应力的耦合作用的影响，因此试验室预测的劣化寿命相比于实桥偏大，本发明参考规范GB/T1842-2008的确定环境应力开裂时间F₅₀的作图方法，以现场的多次检测数据为基础，对确定的桥梁外护套在外部腐蚀环境和交变应力耦合作用下的F₅₀的劣化寿命预测更具有参考价值。本发明采用对数-概率坐标作图法预测F₅₀，拟合外护套破损函数。作图时以lg(h)时间的对数为纵坐标，以现场拉索多次检测外护套破损几率f_x(％)为横坐标，f_x按下式计算：

式中：f_x-拉索破损几率％；n–拉索总数；x–拉索破损数目。

步骤104具体包括：

确定所述外护套破损处的索体的服役环境；

其中所述实验室模拟服役环境包括盐雾环境和酸雨环境。具体为：首先，模拟盐雾环境和交变应力耦合试验、酸雨环境和交变应力耦合试验，然后运用数字化扫描电子显微镜对腐蚀试件进行拍照，获取的图片进行图像预处理，利用软件GSA-Image Analyser对其进行数字化处理，转换成灰度图像，并对图像进行灰度分析模拟外护套破损处的钢线或者钢绞线的腐蚀规律，通过试验前后，试件的失重状况，拟合第一腐蚀曲线。

步骤105具体包括：

确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境

在实验室模拟所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境(酸雨环境)，并在交变应力耦合作用下，根据所述外护套组件检测数据，采用理论分析，有限元模拟，拟合所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线。

图3为本发明实施例在役拉、吊索结构系统的可靠性曲线图；图4为本发明实施例在役拉、吊索结构系统的风险性曲线图。

如图3所示，在役拉、吊索结构系统的可靠性曲线图中包括三条曲线，R (t，1)为第一子系统的可靠性曲线，R(t，2)为第二子系统的可靠性曲线， R(t，3)为第三子系统的可靠性曲线，经过曲线拟合，得到如图4所示的在役拉、吊索结构系统的风险性曲线图。

为实现上述目的，本发明还提供了一种在役拉、吊索结构系统的评估系统。

图5为本发明实施例在役拉、吊索结构系统的评估系统的结构示意图，如图5所示，本发明提供的所述在役拉、吊索结构系统的评估系统包括：

现场检测数据获取模块501，用于获取在役拉、吊索结构系统的现场检测数据；所述在役拉、吊索结构系统为第一子系统、第二子系统以及第三子系统组成的串联系统；所述第一子系统由外护套组件组成；所述第二子系统由外护套破损处的索体组成；所述第三子系统由下锚固区的钢丝或钢绞线组成；

检测数据确定模块502，用于根据所述现场检测数据、所述第一子系统、所述第二子系统以及所述第三子系统，确定外护套组件检测数据、外护套破损处的索体检测数据以及下锚固区检测数据；

使用寿命曲线确定模块503，用于根据所述外护套组件检测数据，确定所述外护套组件的使用寿命曲线；

第一腐蚀曲线确定模块504，用于根据所述外护套破损处的索体检测数据，结合所述外护套破损处的索体的服役环境以及试验模拟，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线；

第二腐蚀曲线确定模块505，用于根据所述下锚固区检测数据，结合所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境以及试验模拟，确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线；

可靠度和风险度确定模块506，用于根据所述使用寿命曲线、所述第一腐蚀曲线以及第二腐蚀曲线，确定所述在役拉、吊索结构系统的可靠度和风险度。

所述使用寿命曲线确定模块503，具体包括：

所述第一腐蚀曲线确定模块504，具体包括：

与现有技术相比，本发明的创新点为：本发明将外护套防护系统以及下锚固区索体各作为拉、吊索结构系统的一个退化组件进行系统评估。本发明采用结合外护套的多次现场检测数据分析，以对数-概率作图法，获取外护套破损的寿命函数。本发明考虑退化的多状态系统进行可靠性分析，现场检测结合试验模拟和获得其组件的可靠度分布。

另外，现有的研究都集中在对拉、吊索索体可靠性和承载能力的研究，而本发明通过资料收集以及试验研究，发现拉、吊索外护套防护系统、下锚固部位也产生病害原因之一，将外护套防护系统、下锚固系统也定义为拉、吊索的退化组件，并将外护套破损处索体和下锚固区索体都由“L中选m”系统构成。拉、吊索结构系统系统由外护套防护系统、下锚固区系统、外护套破损处索系统统组成串联系统模型。

采用本发明提供的方法或者系统，综合考虑了实际拉索桥的拉、吊索构造、实际的病害状况、服役环境条件，综合评估了拉、吊索的可靠度和风险度，且提高了评估的精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种在役拉、吊索结构系统的评估方法，其特征在于，所述评估方法包括：

根据所述使用寿命曲线、所述第一腐蚀曲线以及第二腐蚀曲线，确定所述在役拉、吊索结构系统的可靠度和风险度；

所述根据所述外护套组件检测数据，确定所述外护套组件的使用寿命曲线，具体包括：根据所述外护套组件检测数据，采用对数-概率作图法，确定所述外护套组件的使用寿命曲线；

所述根据所述外护套破损处的索体检测数据，结合所述外护套破损处的索体的服役环境以及试验模拟，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线，具体包括：确定所述外护套破损处的索体的服役环境；在实验室模拟所述外护套破损处的索体的服役环境，并在交变应力耦合作用下，根据所述外护套破损处的索体检测数据，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线；

所述根据所述下锚固区检测数据，结合所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境以及试验模拟，确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线，具体包括：确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境；在实验室模拟所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境，并在交变应力耦合作用下，根据所述外护套组件检测数据，确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线。

2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述现场检测数据为3个检测周期所获取的现场检测数据的总和。

3.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述第二子系统和所述第三子系统均为L取m系统；所述L取m系统由L根钢丝组成，至少有m根钢丝处于可靠性状态时，所述L取m系统处于可靠性状态；其中m≤L。

4.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述服役环境为盐雾环境或者酸雨环境。

5.一种在役拉、吊索结构系统的评估系统，其特征在于，所述评估系统包括：

可靠度和风险度确定模块，用于根据所述使用寿命曲线、所述第一腐蚀曲线以及第二腐蚀曲线，确定所述在役拉、吊索结构系统的可靠度和风险度；

所述使用寿命曲线确定模块，具体包括：使用寿命曲线确定单元，用于根据所述外护套组件检测数据，采用对数-概率作图法，确定所述外护套组件的使用寿命曲线；

所述第一腐蚀曲线确定模块，具体包括：服役环境确定单元，用于确定所述外护套破损处的索体的服役环境；第一腐蚀曲线确定单元，用于在实验室模拟所述外护套破损处的索体的服役环境，并在交变应力耦合作用下，根据所述外护套破损处的索体检测数据，确定所述外护套破损处的索体的第一腐蚀曲线；

所述第二腐蚀曲线确定模块，具体包括：确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境；在实验室模拟所述下锚固区的钢丝或钢绞线的服役环境，并在交变应力耦合作用下，根据所述外护套组件检测数据，确定所述下锚固区的钢丝或钢绞线的第二腐蚀曲线。