CN109670230A - 一种管道安全性评估方法及系统 - Google Patents

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CN109670230A CN201811519738.3A CN201811519738A CN109670230A CN 109670230 A CN109670230 A CN 109670230A CN 201811519738 A CN201811519738 A CN 201811519738A CN 109670230 A CN109670230 A CN 109670230A
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Abstract

本发明提供一种管道安全性评估方法及系统，包括：获取预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型；根据所述三维非线性有限元模型进行多种极限状态分析，获得分析数据；根据所述分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管的剩余安全系数。充分考虑到PCCP管道在不同的安装地区，所用的回填土和管道基础也会有所不同，根据实际安装情况对PCCP管道进行安全分析，得到PCCP管道的剩余安全系数。在此基础之上可以根据该剩余安全系数进行安全分级，对安全分级低的可以及时安排人员进行维护或更换，防止事故的发生。

Description

一种管道安全性评估方法及系统
技术领域
本发明涉及管道安全管理技术领域，具体而言，涉及一种管道安全性评估方法及系统。
背景技术
预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe，PCCP)广泛应用于长间隔输水干线、压力倒虹吸、城市供水工程、产业有压输水管线、电厂循环水工程下水管道、压力排污干管等，但是由于PCCP管的直径大，压力高，一旦预应力钢丝破坏，就可能会造成严重的后果。导致PCCP破坏的主要原因是预应力钢丝的质量，钢丝可能在损伤很小的情况下突然断裂。现有技术也只是加强预应力钢筒混凝土管的抗腐蚀能力，但是并不能对管道的实际使用情况进行有效的分析，预防事故的发生。
发明内容
为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种管道安全性评估方法及系统，以解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明实施例所提供的技术方案如下所示：
第一方面，本发明实施例提供一种管道安全性评估方法，包括：获取预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型；根据所述三维非线性有限元模型进行不同断丝条件下的极限状态分析，获得分析数据；根据所述分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管的剩余安全系数。
可选地，所述获取预应力钢筒混凝土管的非线性有限元模型的步骤之前，还包括：获取所述预应力钢筒混凝土管的各部件的第一参数数据、回填土和管道基础的第二参数数据；根据所述第一参数数据，建立所述预应力钢筒混凝土管的第一实体模型；所述预应力钢筒混凝土管包括管芯混凝土、钢筒、砂浆层、预应力钢丝；根据所述第二参数数据建立所述回填土和所述管道基础的第二实体模型；根据所述第一实体模型和所述第二实体模型建立所述预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型。
可选地，所述根据所述三维非线性有限元模型进行不同断丝条件下的极限状态分析，获得分析数据的步骤，还包括：
获取实际管道设计制造参数，根据所述制造参数给环向钢丝单元输入预拉应变。
获取分析方式，所述分析方式为先仅选取所述管芯混凝土、所述钢筒和所述预应力钢丝对应的模型，当预应力施加完成后，恢复砂浆层和回填土对应的模型。
获取回填土荷载和水荷载，所述水荷载包括水体自重、内水压力。
根据所述回填土荷载和所述水荷载对所述三维非线性有限元模型进行所述多种极限状态分析，获得分析数据。
可选地，所述根据所述回填土荷载和所述水荷载对所述三维非线性有限元模型进行所述多种极限状态分析，获得分析数据的步骤，包括：根据所述三维非线性有限元模型进行所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态分析，得到第一分析数据；根据所述第一分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态下的剩余安全系数；所述第一分析数据包括承载力极限状态下钢筒屈服时的内水压力值、钢筒应力值。
可选地，所述根据所述第一分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态下的剩余安全系数的步骤，通过以下方式实现：
K1＝py/(pwk+pwh)
其中，py表示钢筒屈服时的内水压力值，pwk表示管道设计(或者实际)工作水头，pwh表示管道设计(或者实际)水锤压力。
可选地，所述根据所述回填土荷载和所述水荷载对所述三维非线性有限元模型进行所述多种极限状态分析，获得分析数据的步骤，还包括：根据所述三维非线性有限元模型进行所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态分析，得到第二分析数据；根据所述第二分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态下的剩余安全系数；所述第二分析数据包括正常使用极限状态下管芯混凝土起裂时的内水压力值。
可选地，所述根据所述第二分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态下的剩余安全系数的步骤通过以下方式实现：
K2＝pcrk/pwk
其中，pcrk表示管芯混凝土起裂时的内水压力值，pwk表示管道设计(或者实际)工作水头。
可选地，所述方法还包括：
根据所述剩余安全系数对所述预应力钢筒混凝土管进行安全分级。
可选地，所述方法还包括：
根据所述分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管的安全裕度风险图。
第二方面，本发明实施例提供一种管道安全性评估系统，包括：
获取模块，用于获取预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型；
分析模块，用于根据所述三维非线性有限元模型进行不同断丝条件下的极限状态分析，获得分析数据；
处理模块，用于根据所述分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管的剩余安全系数。
本发明实施例提供的一种管道安全性评估方法及系统，首先，根据实际使用到的PCCP管的各个部件的参数数据建立PCCP管对应的实体模型。其次，根据PCCP管实际安装时所用的回填土和管道基础的参数数据建立对应的实体模型，并PCCP管的实体模型组装成安装状态下的三维非线性有限元模型。然后，在上述三维非线性有限元模型上进行多种极限状态分析，得到分析数据。最后根据分析数据计算得到PCCP管的剩余安全系数。本发明充分考虑到PCCP管道在不同的安装地区，所用的回填土和管道基础也会有所不同，根据实际安装情况对PCCP管道进行安全分析，得到PCCP管道的剩余安全系数。在此基础之上可以根据该剩余安全系数进行安全分级，对安全分级低的可以及时安排人员进行维护或更换，防止事故的发生。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举本发明实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的三维非线性有限元模型建立流程示意图；
图2为本发明实施例提供的管道安全评估方法总体流程图；
图3为本发明实施例提供的PCCP管道安全裕度风险图；
图4为本发明实施例提供的管道安全评估系统结构框图；
图5为本发明实施例提供的电子设备结构示意图。
图标：100-管道安全评估系统；110-获取模块；120-分析模块；130-处理模块；200-电子设备；210-存储器；220-存储控制器；230-处理器；240-外设接口；250-显示器；260-输入设备。
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的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，图1是本发明实施例提供的三维非线性有限元模型建立流程示意图。本发明实施例为了可以对实际不同地区、不同回填土和管道基础条件下的PCCP管进行安全性分析，利用有限元分析软件对实际安装情况下的PCCP管进行线上分析。其具体内容如下所述。
实施例一
步骤S101，获取所述预应力钢筒混凝土管的各部件的第一参数数据。
本发明所提供的实施例中，为了更好地实现对PCCP管的线上分析，需要先获取所用的PCCP管各部件的参数数据，以便于建立PCCP管对应的实体模型。上述参数数据可以包括各部件的厚度、尺寸、长度等。在获取各部件的参数数据时，可以通过设置的读取路径从系统内部存储的参数列表中获取，也可以通过输入设备进行手动输入。
步骤S102，根据所述第一参数数据，建立所述预应力钢筒混凝土管的第一实体模型。
本发明所提供的实施例中，在获取到PCCP管的第一参数数据后，可以根据该参数数据建立PCCP管对应的实体模型，建立实体模型时可以使用计算机辅助设计(ComputerAided Design，简称CAD)软件进行各部件实体模型的建立。例如，可以使用欧特克计算机辅助设计(Autodesk Computer Aided Design，简称AutoCAD)软件或者统一图形处理软件(Unigraphics，UG)根据PCCP管各部件的厚度、尺寸、长度等建立PCCP管对应的等比例实体模型。也可以直接使用有限元分析软件建立实体模型。
步骤S103，获取回填土和管道基础的第二参数数据。
本发明所提供的实施例中，充分考虑到不同的地区的所用的回填土和管道基础也有所不同，可以获取各个地区PCCP管安装时实际所使用的到的回填土的厚度、覆盖范围以及管道基础所覆盖的范围等参数数据，以便于建立更为符合实际情况的实体模型。上述参数数据可以利用采集设备进行采集，也可以根据实际施工时所用到的数据进行手动输入。
步骤S104，根据第二参数数据建立所述回填土和所述管道基础的第二实体模型。
本发明所提供的实施例中，在获得实际安装状况下回填土的参数数据和管道基础的参数数据后，就可以建立对应的实体模型。建立实体模型时，可以使用计算机辅助设计(Computer Aided Design，简称CAD)软件进行各部件实体模型的建立。例如，可以使用欧特克计算机辅助设计(Autodesk Computer Aided Design，简称AutoCAD)软件或者统一图形处理软件。
步骤S105，根据根据所述第一实体模型和所述第二实体模型建立所述预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型。
本发明所提供的实施例中，在建立完毕PCCP管对应的实体模型、回填土与管道基础对应的实体模型后，就可以对两个实体模型导入有限元分析模型中进行组装，得到PCCP管实际安装状态下的三维非线性有限元模型。
实施例二
为了更为方便的建立PCCP管的三维非线性有限元模型，也可以直接利用有限元分析软件进行模型的建立。
具体的，可以在有限元分析软件中的ABAQUS软件采用八节点实体单元的方式建立PCCP管管芯混凝土、钢筒、砂浆层和回填土等对应的实体模型，可以采用杆单元的方式建立预应力钢丝的实体模型，砂浆层和回填土之间采用八节点无厚度界面单元，以反应不同材料之间的接触关系。由于钢丝相对管道轴线的缠绕角度接近90度，可以忽略预应力钢丝对管壁轴向应力的贡献。所以，模型中将均匀缠绕的预应力钢丝等效为均匀分布在管壁环向上以简化建模。以DN2400管道为例，计算模型包括21682节点，18360个实体单元，864个界面单元，888个杆单元。每环杆单元代表10根钢丝。
混凝土(砂浆层)单元、土体单元均采用非线性本构关系，钢筒设置为理想弹塑性材料；预应力钢丝单元的本构关系参考美国水行业协会(AWWA)的建议，按下式计算：
其中，fsu表示钢丝的拉断强度，Es表示钢丝的弹性模量，钢丝屈服应力为其拉断强度的85％，即fy＝0.85fsu。
界面单元设置为抗拉刚度极小、易于张开，但抗压刚度极大、避免不同材料之间相互侵彻，界面的剪切滑移符合摩尔-库伦定律。
请参照图2，图2是本发明实施例提供的管道安全评估方法总流程图。
步骤S201，获取预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型。
本发明所提供的实施例中，当根据PCCP管的实际安装情况建立了对应的三维非线性有限元模型后，就可以从远端系统或者从本地系统中获取三维非线性有限元模型进行PCCP管实际安装状态下的线上分析，实现管道的无损检测。
步骤S202，根据所述三维非线性有限元模型进行不同断丝条件下的极限状态分析，获得分析数据。
本发明所提供的实施例中，在获取到PPPC管安装状态下的三维非线性有限元模型以后，就可以在有限元分析软件中设置三维非线性有限元模型中各个实体模型对应的物理属性，使得分析的结果更符合实际情况。具体的可以各个实体模型的物理属性如表1所述。
表1计算材料参数
在设置好各个实体模型对应的物理属性后，就可以根据设置的分析方式进行分析，得到分析数据。分析方式具体可以为：使用ABAQUS软件在三维非线性有限元模型中，根据实际管道设计制造参数，给环向钢丝单元输入预拉应变，此时采用生死单元技术，仅考虑管芯混凝土、钢筒和钢丝单元。在预应力施加完成后，恢复砂浆保护层单元和管外土体单元，然后施加自重荷载和水荷载。水荷载包括水体自重、内水压力。内水压力施加至预设极限状态时，取钢筒发生屈服的内水压力值作为管道承载力。具体的，极限状态分析如下所述。
步骤S2021，根据所述三维非线性有限元模型进行所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态分析，得到第一分析数据。
本发明所提供的实施例中，可以先根据设置的分析方式对PCCP管进行承载力极限状态(即钢管应力达到屈服强度)分析，获得分析数据。进行分析时，先获取的实际情况下的管顶土压力，设置回填土荷载，然后设置水荷载，根据设置的方式改变内水压力，记录钢筒的应力变化，当钢筒的应力值达到屈服强度时，记录此时的钢筒内水压力值，并分析断丝的根数。
步骤S2022，根据所述三维非线性有限元模型进行所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态分析，得到第二分析数据。
本发明所提供的实施例中，为了获得正常使用极限状态(即管芯混凝土起裂时)的剩余安全系数，可以不断改变内水压力值，记录下管芯混凝土起裂时的内水压力值和断丝的根数。
步骤S203，根据所述分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管的剩余安全系数。
本发明所提供的实施例中，对PCCP管实际安装状态的三维非线性有限元模型进行分析获得分析数据后，就可以根据获得的分析数据计算得到PCCP管的剩余安全系数，其具体内容如下所述。
步骤S2031，根据所述第一分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态下的剩余安全系数。
本发明所提供的实施例中，在获得钢筒达到屈服强度时的内水压力值以后，就可以根据管道设计(或者实际)工作水头和管道设计(实际)水锤压力计算得到承载力极限状态下PCCP管的剩余安全系数。具体通过以下公式实现。
K1＝py/(pwk+pwh)
其中，py表示钢筒屈服时的内水压力值，pwk表示管道设计(或者实际)工作水头，pwh表示管道设计(或者实际)水锤压力。
步骤S2032，根据所述第二分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态下的剩余安全系数。
本发明所提供的实施例中，在获得PCCP管正常使用极限状态下的内水压力值以后，就可通过以下方式得到PCCP管正常使用极限状态下的剩余安全系数。
K2＝pcrk/pwk
其中，pcrk表示管芯混凝土起裂时的内水压力值，pwk表示管道设计(或者实际)工作水头。一般地，当K2<1时，管道确定已无法正常使用，但是考虑到管道所处沙漠地区气候干燥，管道实际制造、施工、运行放空状态下混凝土受干缩影响，其实际抗拉强度指标远低于设计指标，所以，对于实际管道，宜取K2<2作为管道是否可以正常使用的判别标准。
为了对管道的安全使用进行更好的管理，本发明所提供的实施例利用三维非线性有限元模型对多个不同型号的PCCP管采用抽检的方式进行了安全评估，并根据各种型号的PCCP管道的抽捡管节的剩余安全系数进行了相应的分级。其具体内容如表2所示。
表2抽样检测管道安全分级情况
表格中三级管道安全风险较大，亟需加以更换，二级管道存在一定的安全风险，需要定期检查。一级管道为完好的管道。
为了分析出整个输送管道上多节PCCP管道在不同极限状态下的剩余安全系数，还可以根据各节PCCP管道的实际环境对各节PCCP管道进行正常使用极限状态分析和承载力极限状态分析，得到各节PCCP管道预应力钢丝的断丝根数和剩余安全系数，再根据剩余安全系数对管道进行相应的分级。以DN2800管道为例，其各节管道的的剩余安全系数如表3所示。
表3各节管道剩余安全系数
请参照图3，图3是本发明实施例提供的PCCP管道安全裕度风险图。
为了更为直观的展示出整个管道上各个管节的风险状况，本发明实施例还可以根据各节PCCP管的分析数据作出了PCCP管道安全裕度风险图。以DN2800为例，其管道安全裕度风险图如图3所示，当K1<1时，管道极有可能会在运行过程中发生爆管。管道在完好状态下的承载力极限安全系数均不超过2.0；当管道断丝15～20根时，1<K1<1.5，此时砂浆层已普遍开裂，更利于环境腐蚀物质的侵入，随着服役时间延长，预应力钢丝腐蚀断裂根数会迅速增加，因而管道进一步劣化的风险较大。
请参照图4，图4是本发明实施例提供的管道安全评估系统结构框图。
本发明实施例所提供的管道安全评估系统100包括获取模块110、分析模块120、处理模块130。
获取模块110用于获取PCCP管的三维非线性有限元模型，还用于获取PCCP管各部件的参数数据、回填土和管道基础的参数数据。
分析模块120用于根据所述三维非线性有限元模型进行多种极限状态分析，获得分析数据。
具体的包括：根据所述三维非线性有限元模型进行所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态分析，得到第一分析数据。根据所述三维非线性有限元模型进行所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态分析，得到第二分析数据。
处理模块130用于根据所述分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管的剩余安全系数。
具体的，包括：根据所述第一分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态下的剩余安全系数。根据所述第二分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态下的剩余安全系数。
请参照图5，图5是本发明实施例提供的电子设备结构示意图。
本发明实施例还提供了一种用于管道安全评估的电子设备200，包括：存储器210、存储控制器220、处理器230、外设接口240、显示器250、输入设备260。各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。
存储器210可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器210用于存储程序，所述处理器230在接收到执行指令后，执行所述程序，本发明实施例任一实施例揭示的过程所执行的方法可以应用于处理器230中，或者由处理器230实现。
处理器230可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器230可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
外设接口240将各种输入/输入装置耦合至处理器230以及存储器210。在一些实施例中，外设接口240，处理器230以及存储控制器220可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
显示器250可以数码显示器、液晶显示器等，用于显示PCCP管道安全裕度风险图。
输入设备260可以是键盘、触屏面板等，用于向有限元分析软件中PCCP管对应的三维非线性有限元模型中的各个模型赋予相应的参数数据。
综上所述，本发明提供一种管道安全性评估方法及系统，首先，根据实际使用到的PCCP管的各个部件的参数数据建立PCCP管对应的实体模型。其次，根据PCCP管实际安装时所用的回填土和管道基础的参数数据建立对应的实体模型，并PCCP管的实体模型组装成安装状态下的三维非线性有限元模型。然后，在上述三维非线性有限元模型上进行多种极限状态分析，得到分析数据。最后根据分析数据计算得到PCCP管的剩余安全系数。本发明充分考虑到PCCP管道在不同的安装地区，所用的回填土和管道基础也会有所不同，根据实际安装情况对PCCP管道进行安全分析，得到PCCP管道的剩余安全系数。在此基础之上可以根据该剩余安全系数进行安全分级，对安全分级低的可以及时安排人员进行维护或更换，防止事故的发生。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道安全性评估方法，其特征在于，包括：
获取预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型；
根据所述三维非线性有限元模型进行不同断丝条件下的极限状态分析，获得分析数据；
根据所述分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管的剩余安全系数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取预应力钢筒混凝土管的非线性有限元模型的步骤之前，还包括：
获取所述预应力钢筒混凝土管的各部件的第一参数数据、回填土和管道基础的第二参数数据；
根据所述第一参数数据，建立所述预应力钢筒混凝土管的第一实体模型；所述预应力钢筒混凝土管包括管芯混凝土、钢筒、砂浆层、预应力钢丝；
根据所述第二参数数据建立所述回填土和所述管道基础的第二实体模型；
根据所述第一实体模型和所述第二实体模型建立所述预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述三维非线性有限元模型进行不同断丝条件下的极限状态分析，获得分析数据的步骤，还包括：
获取实际管道设计制造参数，根据所述制造参数给环向钢丝单元输入预拉应变；
获取分析方式，所述分析方式为先仅考虑所述管芯混凝土、所述钢筒和所述预应力钢丝对应的模型，当预应力施加完成后，恢复砂浆层和回填土对应的模型；
获取回填土荷载和水荷载，所述水荷载包括水体自重、内水压力；
根据所述回填土荷载和所述水荷载对所述三维非线性有限元模型进行多种极限状态分析，获得分析数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述回填土荷载和所述水荷载对所述三维非线性有限元模型进行多种极限状态分析，获得分析数据的步骤，包括：
根据所述三维非线性有限元模型进行所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态分析，得到第一分析数据；
根据所述第一分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态下的剩余安全系数；
所述承载力极限状态为钢管应力达到屈服强度；
所述第一分析数据包括承载力极限状态下钢筒屈服时的内水压力值、钢筒的应力值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管承载力极限状态下的剩余安全系数的步骤，通过以下方式实现：
K1＝py/(pwk+pwh)
其中，py表示钢筒屈服时的内水压力值，pwk表示管道设计(或者实际)工作水头，pwh表示管道设计(或者实际)水锤压力。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述回填土荷载和所述水荷载对所述三维非线性有限元模型进行多种极限状态分析，获得分析数据的步骤，还包括：
根据所述三维非线性有限元模型进行所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态分析，得到第二分析数据；
根据所述第二分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态下的剩余安全系数；
所述第二分析数据包括正常使用极限状态下管芯混凝土起裂时的内水压力值、管道设计工作水头。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管正常使用极限状态下的剩余安全系数的步骤通过以下方式实现：
K2＝pcrk/pwk
其中，pcrk表示管芯混凝土起裂时的内水压力值，pwk表示管道设计(或者实际)工作水头。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述剩余安全系数对所述预应力钢筒混凝土管进行安全分级。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管的安全裕度风险图。
10.一种管道安全性评估系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取预应力钢筒混凝土管的三维非线性有限元模型；
分析模块，用于根据所述三维非线性有限元模型进行不同断丝条件下的极限状态分析，获得分析数据；
处理模块，用于根据所述分析数据得到所述预应力钢筒混凝土管的剩余安全系数。
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