CN116029176A - 一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法 - Google Patents

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CN116029176A CN202310173816.3A CN202310173816A CN116029176A CN 116029176 A CN116029176 A CN 116029176A CN 202310173816 A CN202310173816 A CN 202310173816A CN 116029176 A CN116029176 A CN 116029176A
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Abstract

本发明公开了一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,涉及桥梁结构技术领域,对土层条件进行分析,确定边坡土层的第一边坡稳定性系Xo及第二边坡稳定性系数Xt,对边坡土层的稳定性做出评价;获取边坡土层安全系数PAs,并在大于阈值时,创建土层滑坡模型,通过有限元分析预测边坡土层的最大水平位移Zy;分析边坡位移对桥梁桩基的影响,获取桥梁安全风险值PQs;确定边坡一桥梁相关系数Qar,依据边坡一桥梁相关系数Qar的值;依据边坡一桥梁相关系数Qar,作为对桥梁结构进行运维标准,在边坡土层存在滑坡风险时,确定运维的标准,采取针对性的措施。

Description

一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法
技术领域
本发明涉及桥梁结构技术领域,具体为一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法。
背景技术
近年来我国交通事业迎来了快速发展期,公路桥梁建设从原来的平原微丘区向如今的丘陵重丘区不断延伸,丘陵地区地形峭拔且边坡分布较为广泛。地形、地质条件是丘陵山区公路设计的主要影响因子,综合考虑排水条件及公路等级因素,往往会选择桥梁结构跨越位于滑动带处的复杂地形,因此桥梁两侧会出现开挖量大的高边坡。
此时,山体边坡的稳定性与桥梁的安全性就紧密联系在一起。
由于某些天然坡体的稳定性较差,坡滑移产生的下滑力会作用在桥梁整体结构上,从而导致桥梁墩柱偏斜变形,进而引发错台、掉梁以及桥梁上部结构(主梁)损坏等工程病害;桥梁的工作状态和使用寿命会因此大打折扣,桥梁桩基会对边坡滑移产生抵抗作用,充当抗滑桩的角色。
而且,特别是在持续性的强降雨条件下,桥梁邻近的高边坡土层会在持续性的雨水的冲刷的条件下,存在一定的滑坡风险,并可能会产生一定的位移,考虑到边坡变形或滑移作用的,这些位移会对桥梁结构的安全性造成一定的影响,在此场景下,可以通过变形或应力评价桥梁的安全状况,对桥梁结构的安全性进行充分评估,判断可靠度,并采取针对性的措施,以保证桥梁的安全性,现有的安全措施较难具有针对性,经济成本也相对较高。
为此,提供一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本发明提供了一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,对土层条件进行分析,确定边坡土层的第一边坡稳定性系数Xo及第二边坡稳定性系数Xt,对边坡土层的稳定性做出评价;获取边坡土层安全系数PAs,并在大于阈值时,创建土层滑坡模型,通过有限元分析预测边坡土层的最大水平位移Zy;基于建立的桥梁-边坡数字孪生模型,分析边坡位移对桥梁桩基的影响,获取桥梁安全风险值PQs;确定边坡-桥梁相关系数Qar,依据边坡-桥梁相关系数Qar的值,对边坡土层采取相应的维护措施,对桥梁结构形成保护;依据边坡-桥梁相关系数Qar,作为对桥梁结构进行运维标准,在边坡土层存在滑坡风险时,确定运维的标准,采取针对性的措施,解决了背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,包括,在持续降雨条件下,对桥梁相邻位置上的边坡土层的土层条件进行分析,确定边坡土层的第一边坡稳定性,获取第一边坡稳定性系数Xo,对边坡土层形成评价,判断是否存在风险;
包括:确定桥梁结构所在区域,对当地的降雨量进行统计,判断当地的月份平均降雨量的最大值是否超过相应阈值;若月平均降雨最大值超过阈值,在一轮持续降雨结束后,在边坡上确定检测点,对雨水渗入边坡土层的深度进行检测,获取雨水渗入深度Ys;对边坡土层的平均含水量进行检测,获取土层含水量Ts;获取雨水渗入深度Ys及土层含水量Ts,建立第一边坡检测集;
在第一边坡稳定性系数Xo小于相应阈值的条件下,对边坡土层的稳定性进行检测,依据检测结果获取第二边坡稳定性系数Xt,对边坡土层的稳定性作出评价;依据对边坡土层的两次检测,获取边坡土层安全系数PAs,在边坡土层安全系数PAs大于阈值时,创建土层滑坡模型,通过有限元分析,在持续降雨的条件下,预测抗滑桩内的边坡土层的最大水平位移Zy;
在桥梁上动载荷最大的条件下,基于建立的桥梁-边坡数字孪生模型,分析边坡位移对桥梁桩基的影响,获取桥梁安全风险值PQs并对桥梁结构的稳定性进行评估;在桥梁存在安全风险时,分析边坡土层安全系数PAs对桥梁结构的稳定性带来的影响程度,确定边坡-桥梁相关系数Qar,依据边坡-桥梁相关系数Qar的值,对边坡土层采取相应的维护措施,对桥梁结构形成保护。
进一步的,依据第一边坡检测集中的雨水渗入深度Ys及土层含水量Ts,进行无量纲化处理后,关联获取第一边坡稳定性系数Xo;第一边坡稳定性系数Xo的获取方式符合如下公式:其中,参数意义为:渗入深度因子Ay,,含水量因子At,为常数修正系数;
获取第一边坡稳定性系数Xo将其与相应阈值进行对比,获取判断结果。
进一步的,在雨水期结束且土层逐渐干燥后,对边坡土层的土层剪应力进行检测,获取土层剪应力Tl;对边坡土层的土层摩擦角进行检测,获取土层摩擦角Tj;
获取土层剪应力Tl及土层摩擦角Tj,建立第二边坡检测集。
进一步的,获取建立第二边坡检测集中的土层剪应力Tl及土层摩擦角Tj,关联获取第二边坡稳定性系数Xt;第二边坡稳定性系数Xt获取方式符合如下公式:其中,参数意义为:剪应力因子Al,,摩擦角因子Aj,为常数修正系数。
进一步的,对边坡土层条件进行周期性的检测,沿着时间序列,获取若干组的土层含水量Ts、雨水渗入深度Ys及土层剪应力Tl、土层摩擦角Tj;
获取若干组第一边坡稳定性系数Xo并记录为第一边坡稳定性系数、第一边坡稳定性系数至第一边坡稳定性系数;获取若干组第二边坡稳定性系数Xt并记录为第二边坡稳定性系数、第二边坡稳定性系数至第二边坡稳定性系数;依据若干组第一边坡稳定性系数Xo及第二边坡稳定性系数小Xt,关联获取边坡土层安全系数PAs。
进一步的,获取边坡土层安全系数PAs的方式符合如下公式:其中,,且为权重,其具体值由用户调整设置;其中,为第一边坡稳定性系数Xo的预期均值, 为第二边坡稳定性系数Xt的预期均值。
进一步的,依据边坡土层安全系数PAs与相应阈值的关系,判断边坡土层是否存在滑坡风险;在边坡土层安全系数PAs大于阈值时,发出提醒;
存在滑坡风险时,建立土层滑坡模型,并通过改变降雨量参数、降雨持续时间参数,进行有限元分析,并依据降雨量及持续时间的历年最大值的1.2倍作为预测参数,获取边坡土层的最大水平位移Zy;判断最大水平位移Zy是否超过相应阈值,若超过相应阈值,向运维人员发出预警。
进一步的,建立桥梁-边坡数字孪生模型,确定桥梁上动载荷的最大值及最大水平位移Zy,及持续降雨的降雨量,确定分析条件及其变化范围;选择最负面的分析条件,判断桥面的裂缝的变化,确定最终的桥梁的裂缝面积Lm;对桥梁的箱梁应力进行检测,确定箱梁应力Yl;对桥梁的横向位移及纵向位移进行检测,基于检测获取的桥梁的横向位移及纵向位移,获取桥梁的泊松比Ps。
进一步的,获取裂缝面积Lm、箱梁应力Yl及泊松比Ps,建立桥梁检测集;对裂缝面积Lm、箱梁应力Yl及泊松比Ps做无量纲化处理,建立桥梁安全风险值PQs;
桥梁安全风险值PQs的获取方式符合如下公式:其中,参数意义为:裂缝因子,应力因子,形变因子为常数修正系数。
进一步的,在桥梁安全风险值PQs大于相应阈值时,依据若干组的桥梁安全风险值PQs及边坡土层安全系数PAs,获取两者的相关性系数,确定为边坡-桥梁相关系数Qar;获取边坡-桥梁相关系数Qar,在相关性系数Qar大于第一阈值时,在边坡的顶端及其底端分别安装排水系统;在相关性系数Qar处于第一阈值与第二阈值之间时,在安装排水系统的基础上,在抗滑桩的上方挂网植草;在相关性系数Qar大于第二阈值时,对边坡进行清理和卸载,继续保留抗滑桩。
(三)有益效果
本发明提供了一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法。具备以下有益效果:
通过第一边坡稳定性系数Xo及第二边坡稳定性系数Xt,获取边坡土层安全系数PAs,对边坡土层的滑坡风险进行综合判断,在确定边坡土层存在滑坡风险时,基于建立的土层滑坡模型,在将持续降雨的条件调整至超过历史最大值的情况下,依据有限元分析,推算出最大水平位移Zy,使运维人员有充足的准备时间,尽早地对边坡土层进行处理,形成充分预警的效果。
在获取边坡土层及桥梁的有关的结构数据后,建立桥梁-边坡数字孪生模型,并在改变外部参数的条件下,对桥梁结构的变化形成预期,从而获取到桥梁结构的裂缝面积Lm、箱梁应力Yl及泊松比Ps,关联获取桥梁安全风险值PQs,以桥梁安全风险值PQs来对桥梁可能会产生的变化进行预期和判断,使运维人员能够对持续强降雨及持续动载荷及滑坡条件下的桥梁安全状态形成预期,判断桥梁接下来是否会存在一定的安全性风险,从而及时的采取相应的措施。
在桥梁存在安全风险,确定边坡-桥梁相关系数Qar之后,依据边坡-桥梁相关系数Qar,能够作为运维人员对桥梁结构进行运维标准,从而在对桥梁进行运维时,在边坡土层存在一定的滑坡风险时,能够确定运维的标准,采取针对性的措施,避免盲目操作,在完成运维时降低经济成本。
附图说明
图1为本发明高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法流程示意图。
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。
实施例
请参阅图1,本发明提供一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,包括如下步骤:
步骤一、在持续降雨条件下,对桥梁相邻位置上的边坡土层的土层条件进行分析,确定边坡土层的第一边坡稳定性,对边坡土层形成评价,判断是否存在风险;
所述步骤一包括如下内容:
步骤101、确定桥梁结构所在区域,对当地的降雨量进行统计,判断当地的月份平均降雨量的最大值是否超过相应阈值;例如说,若7月的平均降雨量是一年中的最大值,获取7月份的平均降雨量,并判断是否超过阈值;
步骤102、若月平均降雨最大值超过阈值,在一轮持续降雨结束后,在边坡上确定检测点,对雨水渗入边坡土层的深度进行检测,获取雨水渗入深度Ys;对边坡土层的平均含水量进行检测,获取土层含水量Ts;
获取雨水渗入深度Ys及土层含水量Ts,建立第一边坡检测集。
步骤103、依据第一边坡检测集中的雨水渗入深度Ys及土层含水量Ts,进行无量纲化处理后,关联获取第一边坡稳定性系数Xo;
其中,第一边坡稳定性系数Xo的获取方式符合如下公式:其中,参数意义为:渗入深度因子Ay,,含水量因子At,为常数修正系数。
需要说明的是,由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的预设比例系数;将设定的预设比例系数和采集的样本数据代入公式,任意两个公式构成二元一次方程组,将计算得到的系数进行筛选并取均值,得到Ay、At的取值;
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值,便于后续比较,关于系数的大小,取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的预设比例系数;只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。
使用时,通过形成第一边坡稳定性系数Xo,在持续降雨时,对边坡土层的影响做出第一次评价,以判断持续性的降雨是否足以对边坡土层带来足够的破坏。
步骤104、获取第一边坡稳定性系数Xo将其与相应阈值进行对比,获取判断结果。
如果第一边坡稳定性系数Xo大于阈值,则说明边坡土层在长期雨水冲刷的条件下,已经受到了较大的影响,存在滑坡的风险,仅仅依靠抗滑桩,不一定能够起到相应的作用。
使用时,结合步骤101至104,在边坡土层遭受到持续性的降雨冲刷时,通过形成第一边坡稳定性系数Xo,对边坡土层的滑坡风险进行评价,使运维人员能够在持续性降雨的条件下,充分考虑边坡土层的安全性,运维人员依据第一边坡稳定性系数Xo的值的分布区间,可以对边坡土层采取加固或者保护措施。
步骤二、在第一边坡稳定性系数Xo小于相应阈值的条件下,对边坡土层的稳定性进行检测,依据检测结果获取第二边坡稳定性系数Xt,对边坡土层的稳定性做出评价;
所述步骤二包括如下内容:
步骤201、在雨水期结束且土层逐渐干燥后,对边坡土层的土层剪应力进行检测,获取土层剪应力Tl;
对边坡土层的土层摩擦角进行检测,获取土层摩擦角Tj;获取土层剪应力Tl及土层摩擦角Tj,建立第二边坡检测集。
使用时,基于土层剪应力Tl及土层摩擦角Tj,在雨水期结束之后,能够在持续降雨的影响的基础上,基于力学结构的角度,继续对边坡土层的稳定性进行检测;
步骤202、获取建立第二边坡检测集中的土层剪应力Tl及土层摩擦角Tj,关联获取第二边坡稳定性系数Xt;
其中,第二边坡稳定性系数Xt获取方式符合如下公式:其中,参数意义为:剪应力因子Al,,摩擦角因子Aj,为常数修正系数。
需要说明的是,由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的预设比例系数;将设定的预设比例系数和采集的样本数据代入公式,任意两个公式构成二元一次方程组,将计算得到的系数进行筛选并取均值,得到Al、Aj的取值;
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值,便于后续比较,关于系数的大小,取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的预设比例系数;只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。
使用时,结合步骤201及202中的内容,在持续降雨结束之后,为了确定持续降雨之后的边坡土层的稳定性,从土层剪应力Tl及土层摩擦角Tj的角度,获取第二边坡稳定性系数Xt,运维人员可以依据第二边坡稳定性系数Xt,对边坡土层的稳定性作出判断,确定持续降雨对边坡土层带来的影响。
步骤三、依据对边坡土层的两次检测,获取边坡土层安全系数PAs,在边坡土层安全系数PAs大于阈值时,创建土层滑坡模型,通过有限元分析,在持续降雨的条件下,预测抗滑桩内的边坡土层的最大水平位移Zy;
所述步骤三包括如下内容:
步骤301、对边坡土层条件进行周期性的检测,沿着时间序列,获取若干组的土层含水量Ts、雨水渗入深度Ys及土层剪应力Tl、土层摩擦角Tj;
据此获取若干组第一边坡稳定性系数Xo及第二边坡稳定性系数Xt;例如:
第一边坡稳定性系数、第一边坡稳定性系数至第一边坡稳定性系数;以及第二边坡稳定性系数、第二边坡稳定性系数至第二边坡稳定性系数
步骤302、依据若干组第一边坡稳定性系数Xo及第二边坡稳定性系数Xt,关联获取边坡土层安全系数PAs,
其中,获取边坡土层安全系数PAs的方式符合如下公式:
其中,,且为权重,其具体值由用户调整设置;其中,为第一边坡稳定性系数Xo的预期均值, 为第二边坡稳定性系数Xt的预期均值。
步骤303、依据边坡土层安全系数PAs与相应阈值的关系,判断边坡土层是否存在滑坡风险;而在边坡土层安全系数PAs大于阈值时,存在滑坡风险,发出提醒。
使用时,通过形成边坡土层安全系数PAs,能够对边坡土层是否存在滑坡风险进行综合性的判断,在持续性降雨的场景下,充分参考了持续降雨带来的综合影响,如果边坡土层安全系数PAs大于阈值时,存在滑坡风险,此时,运维人员要对边坡土层做出必要措施,避免后续的持续降雨带来进一步的滑坡危害。
步骤304、存在滑坡风险时,建立土层滑坡模型,并通过改变降雨量参数、降雨持续时间参数,进行有限元分析,并依据降雨量及持续时间的历年最大值的1.2倍作为预测参数,获取边坡土层的最大水平位移Zy;
步骤305、判断最大水平位移Zy是否超过相应阈值,若超过相应阈值,则会对桥梁的安全性造成较大的影响,此时,向运维人员发出预警。
使用时,结合步骤301至305中的内容,通过获取边坡土层安全系数PAs,对边坡土层的滑坡风险进行综合判断,在确定边坡土层存在滑坡风险时,基于建立的土层滑坡模型,在将持续降雨的条件调整至超过历史最大值的情况下,依据有限元分析,推算出最大水平位移Zy,使运维人员有充足的准备时间,尽早地对边坡土层进行处理,形成充分预警的效果。
步骤四、在桥梁上动载荷最大的条件下,基于建立的桥梁-边坡数字孪生模型,分析边坡位移对桥梁桩基的影响,获取桥梁安全风险值PQs并对桥梁结构的稳定性进行评估;
所述步骤四包括如下内容:
步骤401、建立桥梁-边坡数字孪生模型,确定桥梁上动载荷的最大值及最大水平位移Zy,及持续降雨的降雨量,确定分析条件及其变化范围;
步骤402、选择最负面的分析条件,判断桥面的裂缝的变化,确定最终的桥梁的裂缝面积Lm;对桥梁的箱梁应力进行检测,确定箱梁应力Yl;对桥梁的横向位移及纵向位移进行检测,基于检测获取的桥梁的横向位移及纵向位移,获取桥梁的泊松比Ps;
步骤403、获取裂缝面积Lm、箱梁应力Yl及泊松比Ps,建立桥梁检测集;
对裂缝面积Lm、箱梁应力Yl及泊松比Ps做无量纲化处理,建立桥梁安全风险值PQs;
其中,桥梁安全风险值PQs的获取方式符合如下公式:
其中,参数意义为:裂缝因子,应力因子,形变因子为常数修正系数。
需要说明的是,由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的预设比例系数;将设定的预设比例系数和采集的样本数据代入公式,任意三个公式构成三元一次方程组,将计算得到的系数进行筛选并取均值,得到的取值;
系数的大小是为了将各个参数进行量化得到的一个具体的数值,便于后续比较,关于系数的大小,取决于样本数据的多少及本领域技术人员对每一组样本数据初步设定对应的预设比例系数;只要不影响参数与量化后数值的比例关系即可。
使用时,结合步骤401至403中的内容,在获取边坡土层及桥梁的有关的结构数据后,建立桥梁-边坡数字孪生模型,并在改变外部参数的条件下,对桥梁结构的变化形成预期,从而获取到桥梁结构的裂缝面积Lm、箱梁应力Yl及泊松比Ps,关联获取桥梁安全风险值PQs,以桥梁安全风险值PQs来对桥梁可能会产生的变化进行预期和判断,使运维人员能够对持续强降雨及持续动载荷及滑坡条件下的桥梁安全状态形成预期,判断桥梁接下来是否会存在一定的安全性风险,从而及时的采取相应的措施。
步骤五、在桥梁存在安全风险时,分析边坡土层安全系数PAs对桥梁结构的稳定性带来的影响程度,确定边坡-桥梁相关系数Qar,依据边坡-桥梁相关系数Qar的值,对边坡土层采取相应的维护措施,对桥梁结构形成保护;
步骤五包括如下内容:
步骤501、在桥梁安全风险值PQs大于相应阈值时,依据若干组的桥梁安全风险值PQs及边坡土层安全系数PAs,获取两者的相关性系数,确定为边坡-桥梁相关系数Qar;
步骤502、获取边坡-桥梁相关系数Qar,
在相关性系数Qar大于第一阈值时,在边坡的顶端及其底端分别安装排水系统,比如说排水渠及排水管;在相关性系数Qar处于第一阈值与第二阈值之间时,在安装排水系统的基础上,在抗滑桩的上方挂网植草;在相关性系数Qar大于第二阈值时,对边坡进行清理和卸载,继续保留抗滑桩。
使用时,结合步骤501和步骤502中的内容,在桥梁存在安全风险,确定边坡-桥梁相关系数Qar之后,依据边坡-桥梁相关系数Qar,能够作为运维人员对桥梁结构进行运维标准,从而在对桥梁进行运维时,在边坡土层存在一定的滑坡风险时,能够确定运维的标准,采取针对性的措施,避免盲目操作,在完成运维时降低经济成本。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
最后:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,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)

1.一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,其特征在于:包括,
在持续降雨条件下,对桥梁相邻位置上的边坡土层的土层条件进行分析,确定边坡土层的第一边坡稳定性,获取第一边坡稳定性系数Xo,对边坡土层形成评价,判断是否存在风险;
包括:确定桥梁结构所在区域,对当地的降雨量进行统计,判断当地的月份平均降雨量的最大值是否超过相应阈值;若月平均降雨最大值超过阈值,在一轮持续降雨结束后,在边坡上确定检测点,对雨水渗入边坡土层的深度进行检测,获取雨水渗入深度Ys;对边坡土层的平均含水量进行检测,获取土层含水量Ts;
根据获取的雨水渗入深度Ys及土层含水量Ts,建立第一边坡检测集;
在第一边坡稳定性系数Xo小于相应阈值的条件下,对边坡土层的稳定性进行检测,依据检测结果获取第二边坡稳定性系Xt,对边坡土层的稳定性作出评价;依据对边坡土层的两次检测,获取边坡土层安全系数PAs,在边坡土层安全系数PAs大于阈值时,创建土层滑坡模型,通过有限元分析,在持续降雨的条件下,预测抗滑桩内的边坡土层的最大水平位移Zy;
在桥梁上动载荷最大的条件下,基于建立的桥梁-边坡数字孪生模型,分析边坡位移对桥梁桩基的影响,获取桥梁安全风险值PQs并对桥梁结构的稳定性进行评估;
在桥梁存在安全风险时,分析边坡土层安全系数PAs对桥梁结构的稳定性带来的影响程度,确定边坡-桥梁相关系数Qar,依据边坡-桥梁相关系数Qar的值,对边坡土层采取相应的维护措施,对桥梁结构形成保护。
2.根据权利要求1所述的一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,其特征在于:依据第一边坡检测集中的雨水渗入深度Ys及土层含水量Ts,进行无量纲化处理后,关联获取第一边坡稳定性系数Xo;第一边坡稳定性系数Xo的获取方式符合如下公式:其中,参数意义为:渗入深度因子Ay,,含水量因子At,为常数修正系数;
根据获取的第一边坡稳定性系数Xo将其与相应阈值进行对比,获取判断结果。
3.根据权利要求1所述的一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,其特征在于:在雨水期结束且土层逐渐干燥后,对边坡土层的土层剪应力进行检测,获取土层剪应力Tl;对边坡土层的土层摩擦角进行检测,获取土层摩擦角Tj;
根据获取的土层剪应力Tl及土层摩擦角Tj,建立第二边坡检测集。
4.根据权利要求3所述的一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,其特征在于:获取建立第二边坡检测集中的土层剪应力Tl及土层摩擦角Tj,关联获取第二边坡稳定性系数Xt;第二边坡稳定性系数Xt获取方式符合如下公式:其中,参数意义为:剪应力因子Al,,摩擦角因子Aj,为常数修正系数。
5.根据权利要求1所述的一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,其特征在于:对边坡土层条件进行周期性的检测,沿着时间序列,获取若干组的土层含水量Ts、雨水渗入深度Ys及土层剪应力Tl、土层摩擦角Tj;
获取若干组第一边坡稳定性系数Xo并记录为第一边坡稳定性系数、第一边坡稳定性系数至第一边坡稳定性系数;获取若干组第二边坡稳定性系数Xt并记录为第二边坡稳定性系数、第二边坡稳定性系数第二边坡稳定性系数;依据若干组第一边坡稳定性系数Xo及第二边坡稳定性系数Xt,关联获取边坡土层安全系数PAs。
6.根据权利要求5所述的一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,其特征在于:获取边坡土层安全系数PAs的方式符合如下公式:其中,,且为权重,其具体值由用户调整设置;其中,为第一边坡稳定性系数Xo的预期均值,为第二边坡稳定性系数Xt的预期均值。
7.根据权利要求6所述的一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,其特征在于:依据边坡土层安全系数PAs与相应阈值的关系,判断边坡土层是否存在滑坡风险;在边坡土层安全系数PAs大于阈值时,发出提醒;
存在滑坡风险时,建立土层滑坡模型,并通过改变降雨量参数、降雨持续时间参数,进行有限元分析,并依据降雨量及持续时间的历年最大值的1.2倍作为预测参数,获取边坡土层的最大水平位移Zy;判断最大水平位移Zy是否超过相应阈值,若超过相应阈值,向运维人员发出预警。
8.根据权利要求1所述的一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,其特征在于:建立桥梁-边坡数字孪生模型,确定桥梁上动载荷的最大值及最大水平位移Zy,及持续降雨的降雨量,确定分析条件及其变化范围;
选择最负面的分析条件,判断桥面的裂缝的变化,确定最终的桥梁的裂缝面积Lm;对桥梁的箱梁应力进行检测,确定箱梁应力Yl;对桥梁的横向位移及纵向位移进行检测,基于检测获取的桥梁的横向位移及纵向位移,获取桥梁的泊松比Ps。
9.根据权利要求8所述的一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,其特征在于:获取裂缝面积Lm、箱梁应力Yl及泊松比Ps,建立桥梁检测集;
对裂缝面积Lm、箱梁应力Yl及泊松比Ps做无量纲化处理,建立桥梁安全风险值PQs;
桥梁安全风险值PQs的获取方式符合如下公式:其中,参数意义为:裂缝因子,应力因子,形变因子为常数修正系数。
10.根据权利要求1所述的一种高边坡条件下桥梁结构运维安全评估方法,其特征在于:在桥梁安全风险值PQs大于相应阈值时,依据若干组的桥梁安全风险值PQs及边坡土层安全系数PAs,获取两者的相关性系数,确定为边坡-桥梁相关系数Qar;
获取边坡-桥梁相关系数Qar,在相关性系数Qar大于第一阈值时,在边坡的顶端及其底端分别安装排水系统;在相关性系数Qar处于第一阈值与第二阈值之间时,在安装排水系统的基础上,在抗滑桩的上方挂网植草;
在相关性系数Qar大于第二阈值时,对边坡进行清理和卸载,继续保留抗滑桩。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002090256A (ja) * 2000-09-20 2002-03-27 Higashikanto:Kk コンクリート床版の無次元剛性比を用いた健全度評価方法
CN105788180A (zh) * 2016-04-14 2016-07-20 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 一种基于非饱和土体含水量的浅层降雨滑坡预警方法
CN109086992A (zh) * 2018-07-27 2018-12-25 苏交科集团股份有限公司 航道工程施工安全风险评估方法
US20190051146A1 (en) * 2017-08-09 2019-02-14 Institute Of Mountain Hazards And Environment, Chinese Academy Of Sciences Three-dimensional multi-point multi-index early warning method for risk at power grid tower in landslide section
CN111950180A (zh) * 2020-08-13 2020-11-17 长沙理工大学 一种缆索承重桥梁结构体系可靠度分析方法及系统
CN111997108A (zh) * 2020-09-24 2020-11-27 长沙理工大学 一种综合验证钢板桩受力能力方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002090256A (ja) * 2000-09-20 2002-03-27 Higashikanto:Kk コンクリート床版の無次元剛性比を用いた健全度評価方法
CN105788180A (zh) * 2016-04-14 2016-07-20 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 一种基于非饱和土体含水量的浅层降雨滑坡预警方法
US20190051146A1 (en) * 2017-08-09 2019-02-14 Institute Of Mountain Hazards And Environment, Chinese Academy Of Sciences Three-dimensional multi-point multi-index early warning method for risk at power grid tower in landslide section
CN109086992A (zh) * 2018-07-27 2018-12-25 苏交科集团股份有限公司 航道工程施工安全风险评估方法
CN111950180A (zh) * 2020-08-13 2020-11-17 长沙理工大学 一种缆索承重桥梁结构体系可靠度分析方法及系统
CN111997108A (zh) * 2020-09-24 2020-11-27 长沙理工大学 一种综合验证钢板桩受力能力方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Y.F. ZHANG等: "Effect of landslides on the displacement of a bridge pile group located on a high and steep slope", 《ADVANCES IN CIVIL ENGINEERING》 *
张八二: "宝腾高速公路龙江特大桥桥基边坡稳定性分析", 《知网》 *
邓泽城等: "悬索桥成桥状态结构受力分析", 《万方》 *

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