CN118036161A - 一种渡槽结构耐久性的分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种渡槽结构耐久性的分析方法，涉及渡槽结构耐久性分析技术领域，所述方法包括：获取目标渡槽结构使用的钢筋对应的锈蚀速率与锈蚀时长的变化曲线QT以及目标渡槽结构使用的钢筋的初始截面积A；得到锈蚀损失截面积列表B；确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt时对应的钢筋剩余平均截面面积，以得到钢筋剩余平均截面积列表C；对目标渡槽结构对应的目标渡槽模型进行模拟分析，以得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位；本发明能够根据最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位进行有针对性进行维护，从而节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及渡槽结构耐久性分析技术领域，特别是涉及一种渡槽结构耐久性的分析方法。
背景技术
渡槽结构主要用于引水、输水和水资源调度，是水利工程中的重要组成部分；建设渡槽通常需要大量的资金和资源，确保渡槽的耐久性，可以最大限度地延长其使用寿命，最大化基础设施投资的回报；渡槽的维护和修复工作成本较高，如何准确的对渡槽结构进行耐久性评价，以预测维护和修复效果最明显的薄弱部位和时间节点，从而在保证结构耐久性的前提下节约成本，成为亟待解决的问题。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种渡槽结构耐久性的分析方法，准确的对渡槽结构进行耐久性评价，以预测维护和修复效果最明显的薄弱部位和时间节点，从而在保证结构耐久性的前提下节约成本。
基于上述技术问题，本申请提供了一种渡槽结构耐久性的分析方法，所述方法包括以下步骤：
S100，获取目标渡槽结构使用的钢筋对应的锈蚀速率与锈蚀时长的变化曲线QT以及目标渡槽结构使用的钢筋的初始截面积A；其中，目标渡槽结构为任一渡槽结构。
S200，根据QT，确定目标渡槽结构使用的钢筋在每一预设时长Δt内锈蚀损失的截面积，以得到锈蚀损失截面积列表B=（B1，B2，…，Bi，…，Bn），i=1，2，…，n；其中，Bi为目标渡槽结构使用的钢筋在第i个Δt内锈蚀损失的截面积，n为Δt的数量；每一Δt依次连续。
S300，根据A和B，确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt时对应的钢筋剩余平均截面面积，以得到钢筋剩余平均截面积列表C=（C1，C2，…，Ci，…，Cn）；其中，Ci为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt时对应的剩余平均截面积；Ci=A-∑i j=1Bj；j=1，2，…，i。
S400，根据C，对目标渡槽结构对应的目标渡槽模型进行模拟分析，以得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位。
本发明至少具有以下有益效果：
本发明的渡槽结构耐久性的分析方法，获取目标渡槽结构使用的钢筋对应的锈蚀速率与锈蚀时长的变化曲线QT以及目标渡槽结构使用的钢筋的初始截面积A；根据QT，确定目标渡槽结构使用的钢筋在每一预设时长Δt内锈蚀损失的截面积，以得到锈蚀损失截面积列表B；根据A和B，确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt时对应的钢筋剩余平均截面面积，以得到钢筋剩余平均截面积列表C；根据C，对目标渡槽结构对应的目标渡槽模型进行模拟分析，以得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位；从而能够根据最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位进行有针对性进行维护，从而节约成本。
进一步的，在对目标渡槽结构进行模拟分析时，考虑了目标渡槽结构中的钢筋的锈蚀速率与时间的关系，使得得到的目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位更加符合实际，从而提高分析的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明实施例提供的渡槽结构耐久性的分析方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的钢筋锈蚀速率的示意图；
图3为本发明实施例提供的经过一个Δt后的模型裂缝示意图；
图4为本发明实施例提供的经过两个Δt后的模型裂缝示意图；
图5为本发明实施例提供的钢筋模型示意图。
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，本领域技术人员在没有作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。
需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。
下面将参照图1所示的渡槽结构耐久性的分析方法的流程图，对渡槽结构耐久性的分析方法进行介绍。
该渡槽结构耐久性的分析方法可以包括以下步骤：
S100，获取目标渡槽结构使用的钢筋对应的锈蚀速率与锈蚀时长的变化曲线QT以及目标渡槽结构使用的钢筋的初始截面积A；其中，目标渡槽结构为任一渡槽结构。
本实施例中，可以理解的是，影响渡槽结构耐久性的主要原因之一为结构中的混凝土发生开裂后，钢筋受到环境中的氯离子、二氧化碳等侵蚀物质的侵蚀时，会发生腐蚀。腐蚀减小了钢筋的截面积，降低了其承载能力，进而影响渡槽的整体结构性能。
QT可以通过材性实验和现有理论模型得出如图2所示的锈蚀速率与时间的变化曲线；需要说明的是，钢筋所处的环境分为暴露在外界环境中的钢筋环境和暴露在水中的钢筋环境两种；通过实验可知，处于上述两种环境下的钢筋锈蚀率的整体变化规律基本一致。
S200，根据QT，确定目标渡槽结构使用的钢筋在每一预设时长Δt内锈蚀损失的截面积，以得到锈蚀损失截面积列表B=（B1，B2，…，Bi，…，Bn），i=1，2，…，n；其中，Bi为目标渡槽结构使用的钢筋在第i个Δt内锈蚀损失的截面积，n为Δt的数量；每一Δt依次连续。
本实施例中，可以将预设的预测时长等分为依次连续的n个预设时长；在每一Δt内对应有钢筋的锈蚀速率曲线，可以通过积分的方式得到一个Δt内对应的平均锈蚀速率，从而根据A和平均锈蚀速率以及Δt得到一个Δt内钢筋的锈蚀损失截面积，进而得到B。
S300，根据A和B，确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt时对应的钢筋剩余平均截面面积，以得到钢筋剩余平均截面积列表C=（C1，C2，…，Ci，…，Cn）；其中，Ci为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt时对应的剩余平均截面积；Ci=A-∑i j=1Bj；j=1，2，…，i。
本实施例中，可以理解的是，在确定每一Δt内锈蚀损失的截面积，能够得到Ci；此处不加赘述。
S400，根据C，对目标渡槽结构对应的目标渡槽模型进行模拟分析，以得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位。
本实施例中，在得到C后，则可以对目标渡槽结构对应的目标渡槽模型进行模拟分析，具体的，步骤S400可以包括以下步骤：
S410，根据B和C，确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt时对应的锈蚀率，以得到锈蚀率列表η=（η1，η2，…，ηi，…，ηn）；其中，ηi为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt时对应的锈蚀率；ηi=（A-Ci）/A。
S420，获取目标渡槽结构使用的钢筋对应的初始钢筋屈服强度FY和初始钢筋抗拉强度FU。
本实施例中，FY和FU可以通过目标渡槽结构使用的钢筋的标注参数得到，此处不加赘述。
S430，根据η、FY和FU，确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt对应的钢筋参数组，以得到钢筋参数组列表γ=（γ1，γ2，…，γi，…，γn）；其中，γi为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt对应的钢筋参数组；γi=（Ci，FYi，FUi）；FYi为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt对应的钢筋屈服强度，FUi为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt对应的钢筋抗拉强度。
本实施例中，可以理解的是，钢筋腐蚀后，其对应的屈服强度和抗拉强度均会减小，且根据现有的文献记载能够获取到不同的锈蚀率所对应的屈服强度和抗拉强度，从而得到γ。
进一步的，FYi=（0.985-1.028×ηi）×FY/（1-ηi）；FUi=（0.986-1.103×ηi）×FU/（1-ηi）。
S440，根据γ，对目标渡槽结构对应的目标渡槽模型进行模拟分析，以得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位。
进一步的，步骤S440可以包括以下步骤：
S441，建立目标渡槽结构对应的目标渡槽模型TR；其中，TR对应的钢筋的钢筋参数组为γ0=（A，FY，FU）。
S442，将预设的第一中间模型ZW设置为TR，并获取第一预设值m=1。
S443，将ZW导入预设的有限元分析软件，并对ZW施加目标渡槽结构对应的设计力荷载。
S444，经过Δt，若ZW对应的变形模型未完全断裂，则将ZW对应的变形模型导出，以得到ZW对应的变形模型WHm；否则，进入步骤S446。
本实施例中，ZW经过一个Δt后，会产生变形，变形后的模型会漏出部分钢筋，如图3所示，此时，模型并未完全断裂；再经过一个Δt，还会产生新的裂缝，漏出新的钢筋，如图4所示。
S445，将WHm第m个Δt内漏出的钢筋的钢筋参数组设置为γ1，将WHm第k个Δt内漏出的钢筋的钢筋参数组设置为γm+1-k；将ZW设置为WHm；将m+1赋值给m，进入步骤S443。
本实施例中，每次导出后的变形模型，需要改变其漏出的钢筋的参数，即第一次漏出的钢筋的钢筋参数组设置为γ1；而再经过一个Δt后，新漏出的钢筋的钢筋参数组设置为γ1，前一次漏出的钢筋又经过了一个Δt，总共经过了两个Δt，因此，需要将上一次漏出的钢筋的钢筋参数组从γ1更改为γ2；每经过一个Δt，都采用同样的方法进行设置，直至模型完全断裂。
S446，根据m和Δt，确定目标渡槽结构在最大设计荷载下的最长承受时长T=（m-1）×Δt。
目标渡槽结构断裂时的前一个Δt确定为最后一个Δt，从而能够预测出目标渡槽结构在最大设计荷载下耐久性使用的极限时长，为目标渡槽结构的维护提供依据。
进一步的，步骤S440还可以包括以下步骤：
S451，建立目标渡槽结构对应的目标渡槽模型TR；其中，TR对应的钢筋的钢筋参数组为γ0=（A，FY，FU）。
S452，将预设的第一中间模型ZW设置为TR，并获取第一预设值m=1。
S453，将ZW导入预设的有限元分析软件，对ZW施加预设的位移荷载。
本实施例中，预设的位移荷载可以为目标渡槽设计的最大位移荷载，可以理解的是，该最大位移荷载为理论值，目标渡槽结构实际能够承受的位移荷载是大于设计的位移荷载的；因此，短时间内，该预设的位移荷载不能够将目标渡槽结构完全破坏。
S454，获取ZW对应的最大承载力Lm。
在对目标渡槽结构施加预设的位移荷载后，此时，目标渡槽结构对应有最大的承载力Lm可以通过有限元分析软件得到。
S455，经过Δt，若ZW对应的变形模型未完全断裂，则将ZW对应的变形模型导出，以得到ZW对应的变形模型WHm；否则，进入步骤S458。
S456，将WHm第m个Δt内漏出的钢筋的钢筋参数组设置为γ1，将WHm第k个Δt内漏出的钢筋的钢筋参数组设置为γm+1-k；将ZW设置为WHm；将m+1赋值给m，进入步骤S454。
步骤S455-步骤S456与上述实施例中的步骤S444-步骤S445相同，此处不加赘述。
S457，获取每一最大承载力，以得到最大承载力列表L=（L1，L2，…，Lp，…，Lm），p=1，2，…，m；其中，Lp为第p次获取到的最大承载力。
本实施例中，由于目标渡槽模型的裂缝越来越多，且钢筋的锈蚀程度越来越高，每经过一个Δt，其对应的最大承载力也是减小的。
S458，根据L，确定目标渡槽结构的最大承载力与时间的关系曲线QX；并将漏出钢筋的部位确定为目标渡槽对应的薄弱部位。
S459，根据QX，确定目标渡槽的最大承载力下降速率大于预设的最大承载力下降速率阈值的时间范围。
本实施例中，能够将每一Δt对应的最大承载力与时间建立目标渡槽结构的最大承载力与时间的关系曲线QX；从而能够根据QX的斜率确定最大承载力下降速率较大的时间段，并在此时间段内采取预设的监控手段。
本实施例的渡槽结构耐久性的分析方法，获取目标渡槽结构使用的钢筋对应的锈蚀速率与锈蚀时长的变化曲线QT以及目标渡槽结构使用的钢筋的初始截面积A；根据QT，确定目标渡槽结构使用的钢筋在每一预设时长Δt内锈蚀损失的截面积，以得到锈蚀损失截面积列表B；根据A和B，确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt时对应的钢筋剩余平均截面面积，以得到钢筋剩余平均截面积列表C；根据C，对目标渡槽结构对应的目标渡槽模型进行模拟分析，以得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位；从而能够根据最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位进行有针对性进行维护，从而节约成本。
进一步的，在对目标渡槽结构进行模拟分析时，考虑了目标渡槽结构中的钢筋的锈蚀速率与时间的关系，使得得到的目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位更加符合实际，从而提高分析的准确性。
在一示例性的实施例中，考虑钢筋锈蚀具有不均匀性，即钢筋靠近保护层，即目标渡槽结构外侧锈蚀程度高于另一侧的锈蚀程度，因此，步骤S400中，根据C，对目标渡槽结构对应的目标渡槽模型进行模拟分析，以得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位，还可以通过另一种方法实现，该方法可以包括以下步骤：
本实施例中，可以理解的是，钢筋锈蚀具有不均匀性，即钢筋靠近目标渡槽结构外侧的锈蚀速率高于靠近另一侧，即内侧的锈蚀速率；钢筋锈蚀后因截面损失，其屈服强度和抗拉强度均有所下降，试验表明不均匀锈蚀的钢筋无明显屈服平台，现有建模方法一般是将锈蚀部分直接去除，该方法模拟的钢筋与锈蚀钢筋的应力应变曲线不符，因此，为了使得模拟分析更加准确，本实施例中采用实体建模。
钢筋肋条的主要作用是提高钢筋与混凝土之间的粘结力，对钢筋承载力影响不大，且钢筋的精细化建模形状不规则，会极大增加计算量，故本实施例中不对钢筋肋条进行建模，钢筋与混凝土之间的法相接触采用硬接触，切向采用GB50010-2010《混凝土结构设计规范》附录C.3中的钢筋-混凝土粘结滑移本构关系。
T100，建立目标渡槽结构对应的目标渡槽模型TR，并建立TR对应的钢筋模型GH；其中，GH包括从中心依次向外分布的圆柱形核心区、待锈蚀区、已锈蚀区和锈蚀膨胀区；锈蚀膨胀区靠近目标渡槽结构外侧的锈蚀速率大于另一侧的锈蚀速率。
本实施例中，可以理解的是，锈蚀钢筋最大锈蚀率一般不超过60％，故钢筋内部总有不会锈蚀的核心区，将钢筋以此分为两部分，即内部核心圆柱和外部非核心区域，而外部非核心区域又分为已锈蚀区，待锈蚀区和锈蚀膨胀区，如图5所示。
本实施例中，圆柱形核心区、待锈蚀区、已锈蚀区和锈蚀膨胀区依次为第一层、第二层、第三层和第四层；第一层和第二层均建立在核心区外表面，分别表示核心区钢筋和待锈蚀区，第三层和第四层建立在钢筋原始外层，表示已锈蚀区和锈蚀膨胀区，第一层壳厚度设置为核心区半径ra，壳偏移选为顶面，第二层壳厚度设置为r-u3-ra，壳偏移选为底面，u3为第三层壳厚度，第三层壳偏移选为顶面，第四层壳厚度为u(θ)，壳偏移选为底面。第一层与第二层接触设置为绑定，第二层与第三层法向设置硬接触，切向设置罚函数，参数由实际用材确定。
T200，根据B和C，确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt时对应的锈蚀率，以得到锈蚀率列表η=（η1，η2，…，ηi，…，ηn）；其中，ηi为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt时对应的锈蚀率；ηi=（A-Ci）/A。
T300，根据η，确定GH的已锈蚀区的厚度，以得到已锈蚀区厚度列表QD=（a3,1，a3,2，…，a3,i，…，a3,n）；其中，a3,i为经过i个Δt时GH的已锈蚀区的厚度。
本实施例中，在得到ηi后，根据A，能够计算得到a3,i，具体计算过程为现有技术，此处不加赘述，从而得到QD。
T400，通过预设的材性实验对照有限元模拟的方法，确定经过i个Δt时GH的锈蚀膨胀区的最大厚度u1，i和经过i个Δt时GH的锈蚀膨胀区的最小厚度u2，i。
本实施例中，通过现有的材性实验对照有限元模拟的方法，能够确定经过i个Δt时GH的锈蚀膨胀区的最大厚度u1，i和经过i个Δt时GH的锈蚀膨胀区的最小厚度u2，i，此处不加赘述。
T500，根据u1，i和u2，i，确定锈蚀膨胀区的厚度列表QF=（a4,1，a4,2，…，a4,i，…，a4,n）；其中，a4,i为经过i个Δt时GH的锈蚀膨胀区的厚度；a4,i=ui（θ）；ui（）为锈蚀膨胀区经过i个Δt时的厚度分布函数；θ为锈蚀膨胀区外侧面上的点与GH对应的直角坐标系的横坐标正向的逆时针夹角；ui（θ）满足以下关系：
；
r为标渡槽结构使用的钢筋的初始半径；r=（A/π）1/2；π为圆周率。
T600，根据QD、u1，i、u2，i和QF，确定每经过一个Δt时GH的已锈蚀区和锈蚀膨胀区对应的钢筋参数组，以得到钢筋参数组列表NA=（NA1，NA2，…，NAi，…，NAn）；其中，NAi为经过i个Δt时GH对应的钢筋参数组；NAi=（u1，i，u2，i，a3，i，a4,i）。
T700，根据NA，对TR进行模拟分析，以得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位。
通过上述步骤，能够得到每经过一个Δt时，GH对应的钢筋参数组，然后通过预设的有限元模拟分析软件对目标渡槽对应的模型进行模拟分析，以确定目标渡槽结构对应的第一预设时间段和第二预设时间段，具体的，步骤T700可以包括以下步骤：
T710，将预设的第二中间模型CW设置为TR，并获取第二预设值q=1；其中，CW的对应的GH的已锈蚀区的厚度和锈蚀膨胀区的厚度均设置为1；锈蚀膨胀区壳偏移设置为顶面，已锈蚀区壳偏移向圆柱形核心区的圆心偏移1，待锈蚀区的厚度设置为r-ra-2；ra为圆柱形核心区的半径。
本实施例中，在初始状态下，钢筋并未锈蚀，因此，需要对GH进行参数设置，具体如下：
将第三层和第四层的厚度设置为1，第四层壳偏移设置为顶面，第三层壳偏移向圆心内偏移1，第一层厚度为ra，第二层厚度为r-ra-2，面与面之间接触设置为绑定，设置相关材料参数，然后划分网格。
T720，将CW导入预设的有限元分析软件，并对CW施加预设的位移荷载。
本实施例中，预设的位移荷载可以为目标渡槽设计的最大位移荷载，可以理解的是，该最大位移荷载为理论值，目标渡槽结构实际能够承受的位移荷载是大于设计的位移荷载的；因此，短时间内，该预设的位移荷载不能够将目标渡槽结构完全破坏。
T730，获取CW对应的最大承载力Tq。
在对目标渡槽结构施加预设的位移荷载后，此时，目标渡槽结构对应有最大的承载力Lm可以通过有限元分析软件得到。
T740，经过Δt，若CW对应的变形模型未完全断裂，则将CW对应的变形模型导出，以得到CW对应的变形模型SHq；否则，进入步骤T760。
本实施例中，CW经过一个Δt后，会产生变形，变形后的模型会漏出部分钢筋，如图3所示，此时，模型并未完全断裂；再经过一个Δt，还会产生新的裂缝，漏出新的钢筋，如图4所示。
T750，将SHq对应GH的钢筋参数组设置为NAq；将CW设置为SHq；将q+1赋值给q；进入步骤S30。
本实施例中，每次导出后的变形模型，需要改变其漏出的钢筋的参数，即第一次漏出的钢筋的钢筋参数组设置为NA1；而经过第二个Δt后，新漏出的钢筋的钢筋参数组设置为NA1，前一次漏出的钢筋又经过了一个Δt，总共经过了两个Δt，因此，需要将上一次漏出的钢筋的钢筋参数组从NA1更改为NA2；每经过一个Δt，都采用同样的方法进行设置，直至模型完全断裂。
T760，获取每一最大承载力，以得到最大承载力列表T=（T1，T2，…，Te，…，Tq），e=1，2，…，q；其中，Te为第e次获取到的最大承载力。
T770，根据T，得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位。
本实施例中，T中的每一最大承载力对应一个Δt，从而能够得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线；将CW出现裂缝的部位确定为目标渡槽结构对应的薄弱部位。
进一步的，在步骤T770之后，所述方法包括以下步骤：
T780，根据T，确定相邻两个最大承载力对应的最大承载力下降速率，以得到最大承载力下降速率列表ε=（ε1，ε2，…，εu，…，εq-1），u=1，2，…，q-1；其中，εu为Tu和Tu+1对应的最大承载力下降速率；εu=（Tu-Tu+1）/Δt。
T790，遍历ε，若εu＞TW，则将第u个Δt对应的实际时间段确定为第一预设时间段；否则，将第u个Δt对应的实际时间段确定为第二预设时间段；TW为预设的最大承载力下降速率阈值。
本实施例中，第u个Δt对应的实际时间段可以结合目标渡槽结构已经使用的时长以及当前的时间来确定，此处不加赘述。
进一步的，在步骤T790之后，所述方法包括以下步骤：
T800，获取当前的时间tnow。
本实施例中，当前的时间为实际的时间。
T810，若tnow在目标渡槽结构对应的第一预设时间段内，则将预设的渡槽结构应力监控系统的数据处理频率设置为F1；其中，目标渡槽结构为任一渡槽结构。
本实施例中，预设的渡槽应力监控系统对应有预设的数据处理频率，可以理解的是，数据处理频率越大，其所需要的硬件计算资源以及网络资源都更多。
T820，若tnow在目标渡槽结构对应的第二预设时间段内，则将预设的渡槽结构应力监控系统的数据处理频率设置为F2；其中，第一预设时间段和第二预设时间段不存在重合的时间段；目标渡槽在第一预设时间段内的最大承载力下降速率大于在第二预设时间段内的最大承载力下降速率；F1＞F2。
本实施例中，如果当前时间处于第一预设时间段内，此时目标渡槽的最大承载力下降速率较高，因此，目标渡槽结构在第一预设时间段内发生断裂的概率较大；因此，若tnow在目标渡槽结构对应的第一预设时间段内，则将预设的渡槽结构应力监控系统的数据处理频率设置为F1；以较高的数据处理频率来对目标渡槽结构的应力进行监控，使得监控结果更加连续，提高监控的准确性；而如果当前时间处于第二预设时间段内，此时目标渡槽的最大承载力下降速率较低，因此，目标渡槽结构在第二预设时间段内发生断裂的概率较小；因此，若tnow在目标渡槽结构对应的第二预设时间段内，则将预设的渡槽结构应力监控系统的数据处理频率设置为F2；以较低的数据处理频率来对目标渡槽结构的应力进行监控，从而避免对渡槽应力监控系统造成资源浪费。
本实施例中，获取当前的时间tnow；若tnow在目标渡槽结构对应的第一预设时间段内，则将预设的渡槽结构应力监控系统的数据处理频率设置为F1；若tnow在目标渡槽结构对应的第二预设时间段内，则将预设的渡槽结构应力监控系统的数据处理频率设置为F2；从而在目标渡槽最大承载力下降速率较大的第一时间段内，将预设的渡槽结构应力监控系统的数据处理频率设置的较高，在目标渡槽最大承载力下降速率较小的第二时间段内，将预设的渡槽结构应力监控系统的数据处理频率设置的较低；由此，来节约渡槽应力监控系统的资源。
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本发明的范围和精神。
Claims (5)
1.一种渡槽结构耐久性的分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，获取目标渡槽结构使用的钢筋对应的锈蚀速率与锈蚀时长的变化曲线QT以及目标渡槽结构使用的钢筋的初始截面积A；其中，目标渡槽结构为任一渡槽结构；
S200，根据QT，确定目标渡槽结构使用的钢筋在每一预设时长Δt内锈蚀损失的截面积，以得到锈蚀损失截面积列表B=（B1，B2，…，Bi，…，Bn），i=1，2，…，n；其中，Bi为目标渡槽结构使用的钢筋在第i个Δt内锈蚀损失的截面积，n为Δt的数量；每一Δt依次连续；
S300，根据A和B，确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt时对应的钢筋剩余平均截面面积，以得到钢筋剩余平均截面积列表C=（C1，C2，…，Ci，…，Cn）；其中，Ci为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt时对应的剩余平均截面积；Ci=A-∑i j=1Bj；j=1，2，…，i；
S400，根据C，对目标渡槽结构对应的目标渡槽模型进行模拟分析，以得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位。
2.根据权利要求1所述的渡槽结构耐久性的分析方法，其特征在于，步骤S400包括以下步骤：
S410，根据B和C，确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt时对应的锈蚀率，以得到锈蚀率列表η=（η1，η2，…，ηi，…，ηn）；其中，ηi为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt时对应的锈蚀率；ηi=（A-Ci）/A；
S420，获取目标渡槽结构使用的钢筋对应的初始钢筋屈服强度FY和初始钢筋抗拉强度FU；
S430，根据η、FY和FU，确定目标渡槽结构使用的钢筋每经过一个Δt对应的钢筋参数组，以得到钢筋参数组列表γ=（γ1，γ2，…，γi，…，γn）；其中，γi为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt对应的钢筋参数组；γi=（Ci，FYi，FUi）；FYi为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt对应的钢筋屈服强度，FUi为目标渡槽结构使用的钢筋经过i个Δt对应的钢筋抗拉强度；
S440，根据γ，对目标渡槽结构对应的目标渡槽模型进行模拟分析，以得到目标渡槽结构对应的最大承载力与时间的关系曲线以及目标渡槽结构对应的薄弱部位。
3.根据权利要求2所述的渡槽结构耐久性的分析方法，其特征在于，步骤S440包括以下步骤：
S441，建立目标渡槽结构对应的目标渡槽模型TR；其中，TR对应的钢筋的钢筋参数组为γ0=（A，FY，FU）；
S442，将预设的第一中间模型ZW设置为TR，并获取第一预设值m=1；
S443，将ZW导入预设的有限元分析软件，并对ZW施加目标渡槽结构对应的设计力荷载；
S444，经过Δt，若ZW对应的变形模型未完全断裂，则将ZW对应的变形模型导出，以得到ZW对应的变形模型WHm；否则，进入步骤S446；
S445，将WHm第m个Δt内漏出的钢筋的钢筋参数组设置为γ1，将WHm第k个Δt内漏出的钢筋的钢筋参数组设置为γm+1-k；将ZW设置为WHm；将m+1赋值给m，进入步骤S443；
S446，根据m和Δt，确定目标渡槽结构在最大设计荷载下的最长承受时长T=（m-1）×Δt。
4.根据权利要求2所述的渡槽结构耐久性的分析方法，其特征在于，步骤S440还包括以下步骤：
S451，建立目标渡槽结构对应的目标渡槽模型TR；其中，TR对应的钢筋的钢筋参数组为γ0=（A，FY，FU）；
S452，将预设的第一中间模型ZW设置为TR，并获取第一预设值m=1；
S453，将ZW导入预设的有限元分析软件，对ZW施加预设的位移荷载；
S454，获取ZW对应的最大承载力Lm；
S455，经过Δt，若ZW对应的变形模型未完全断裂，则将ZW对应的变形模型导出，以得到ZW对应的变形模型WHm；否则，进入步骤S458；
S456，将WHm第m个Δt内漏出的钢筋的钢筋参数组设置为γ1，将WHm第k个Δt内漏出的钢筋的钢筋参数组设置为γm+1-k；将ZW设置为WHm；将m+1赋值给m，进入步骤S454；
S457，获取每一最大承载力，以得到最大承载力列表L=（L1，L2，…，Lp，…，Lm），p=1，2，…，m；其中，Lp为第p次获取到的最大承载力；
S458，根据L，确定目标渡槽结构的最大承载力与时间的关系曲线QX；并将漏出钢筋的部位确定为目标渡槽对应的薄弱部位；
S459，根据QX，确定目标渡槽的最大承载力下降速率大于预设的最大承载力下降速率阈值的时间范围。
5.根据权利要求2所述的渡槽结构耐久性的分析方法，其特征在于，FYi=（0.985-1.028×ηi）×FY/（1-ηi）；FUi=（0.986-1.103×ηi）×FU/（1-ηi）。
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2024
- 2024-04-11 CN CN202410431662.8A patent/CN118036161B/zh active Active
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN118036161B (zh) | 2024-06-21 |
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