适用于输电杆塔基础承载力可靠性的评价方法与流程

本发明属于输电杆塔安全鉴定，具体涉及一种适用于输电杆塔基础承载力可靠性的评价方法。

背景技术：

1、输电线路作为一种应用广泛的重要生命线工程，输电杆塔基础在使用过程中，由于环境因素的影响，常会发生基础混凝土碳化和开裂、钢筋截面损伤面积等材料劣化现象，导致基础承载力降低，影响杆塔结构的安全。其中，如何基于常用的检查要素快速地确定杆塔基础承载力的弱化程度，并进行基础可靠性评级，是一个重要的课题。

2、在工程应用领域，针对目前既有输电杆塔基础的检测评估及鉴定主要参考gb50144-2019《工业建筑可靠性鉴定标准》，其中有关可靠等级的鉴定，主要将检测类别分为安全性鉴定与使用性鉴定两方面，并综合两个方面的鉴定结果给出最终可靠性鉴定结果。由于现有规范标准的规定主要针对地面上部杆件结构，缺少针对输电杆塔基础承载力特征的专门考量，导致目前国内相关机构针对输电杆塔基础的检测评估和评级，仍主要以主观定性和经验判断为主，缺少足够细化的客观量化依据。在研究领域，2017年，izabela s等首次展示基于失效概率分析的混凝土基础可靠性评估方法；2018年，杨永等最先公开了一种基于模糊综合评判法开发的“输电杆塔基础安全评估系统”；2020年，马键等结合模糊综合判断法和层次分析法，首次尝试构建了输电杆塔基础安全评价模型，由此为输电杆塔基础的可靠性评级提供了方法借鉴。但需指出，现有所提出的基础结构评价体系仍存在如下不足：1、围绕基础可靠性的评分指标计算方法尚不完善，未充分体现基础不同承载能力极限状态可靠性的影响；2、有关检测指标对可靠性的影响权重系数取值主要依赖专家经验给出，缺少量化客观依据；3、检测结果与基础承载力可靠度退化情况之间的关联不强，围绕检测结果建立基础可靠性等级评定标准确立缺少量化依据。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种适用于输电杆塔基础承载力可靠性的评价方法。

2、本发明采用的技术方案是：一种适用于输电杆塔基础承载力可靠性的评价方法，

3、包括以下步骤：

4、s1：基于输电杆塔基础检测指标得到检测指标判断向量；

5、s2：依据检测指标对各类输电杆塔基础承载力的敏感性分析得到对其可靠性影响的评价权重系数；

6、s3：将评价权重系数与检测指标判断向量乘积作为不同极限状态承载力可靠性分布向量；

7、s4：通过取不同极限状态可靠性分布向量的最小值确定输电杆塔基础承载力可靠性的评价等级评分值；

8、s5：根据输电杆塔基础承载力可靠性的评价等级评分值，建立输电杆塔基础承载力可靠性评价等级。

9、所述检测指标包括基础尺寸、混凝土抗压强度，基础表面碳化深度、保护层厚度、裂缝宽度、裂缝深度、基础埋置深度和粘聚力。

10、所述检测指标判断向量r矩阵为：

11、r＝[r1,r2,..,rn]t

12、其中，rn为针对第n个检测指标给与的评判结果，围绕基础尺寸、混凝土强度等级、基础埋深等与基础承载力显性相关的检测指标，直接用检测结果的损耗比例来描述；对表征保护层厚度、基础表面碳化深度和裂缝宽度、裂缝深度、粘聚力等间接反映承载力的检测指标，进行归一化处理后反映其对承载力的影响。

13、其中，针对保护层厚度，用实测保护层厚度与最大保护层厚度的比值表征其变化情况，也即当保护层厚度为30mm时，相应指标为1.0，当保护层厚度为0时，该指标为0；

14、针对裂缝宽度，取用1-裂缝宽度值/最大裂缝宽度表征。对于锈蚀裂缝，取沿钢筋纵向锈胀最大裂缝宽度为1.2mm，也即当实际裂缝宽度为0时，相应指标为1，当裂缝宽度达到或超过1.2mm时，相应指标为0。

15、针对碳化深度，近似认为碳化深度在6mm以内为正常可接受范围，检测出碳化深度为6mm时，对应判断向量值为0；检测出碳化深度为0mm时，对应判断向量值为1，当碳化深度在0～6mm之间，作线性内插。

16、所述依据检测指标对各类输电杆塔基础承载力的敏感性分析得到对其可靠性影响的评价权重系数矩阵的方法包括：

17、将同一类型输电杆塔基础的各个不同极限状态作为第一级评判模型，将其常规检测变量退化情况作为第二级评判模型，通过第一级评判模型和第二级评判模型，形成不同检测指标对某一极限状态可靠性影响的评价权重系数行向量wn，利用不同检测指标与相应承载力可靠指标曲线的斜率的相对大小，作为各检测指标权重系数定值的确定依据，斜率与权重系数成线性正比关系，从而得到不同检测指标对某一极限状态承载力可靠度影响权重系数，上述系数组合即形成不同检测指标对某一极限状态可靠性影响的评价权重系数行向量wn，不同极限状态评价系数行向量wn再次进行组合即可得到评价权重系数矩阵a。

18、不同类型输电杆塔基础的评价权重系数a矩阵，其通用形式如下：

19、

20、其中，wn为不同检测指标对某一极限状态可靠性影响的评价权重系数行向量。

21、针对不同类型输电杆塔基础相应的评价权重系数a矩阵如下：

22、1)阶梯基础

23、当阶梯基础下压承载力为轴心受压/偏心受压情况时：

24、

25、2)大板基础

26、当大板基础底板正截面承载力为中心受拉/双向受弯，下压承载力为轴心受压时，不考虑斜截面承载力情况：

27、

28、大板基础底板正截面承载力为中心受压/单向受弯，下压承载力为轴心受压时，不考虑斜截面承载力情况：

29、

30、当大板基础底板正截面承载力为中心受拉/双向受弯，下压承载力为偏心受压时，考虑斜截面承载力情况：

31、

32、当大板基础底板正截面承载力为中心受压/单向受弯，下压承载力为偏心受压时，考虑斜截面承载力情况：

33、

34、3)掏挖基础

35、当掏挖基础形式基础的上拔埋置深度ht≤基础上拔临界深度hc时：

36、

37、当掏挖基础形式ht>hc情况时：

38、

39、4)桩基础

40、

41、所述不同极限状态承载力可靠性分布向量bi(i＝1,2,3,4,5)的计算公式为：

42、bi＝ar＝[b1,b2,b3,b4,b5]t

43、其中，a为评价权重系数，r为不同检测指标判断向量。

44、所述输电杆塔基础承载力可靠性的评价等级评分值v由以下公式确定：

45、v＝min(bi)。

46、通过将输电杆塔基础承载力可靠性的评价等级评分值v近似作为反映输电杆塔基础承载力可靠性的衰减程度指标，建立输电杆塔基础承载力可靠性评价等级分布空间i1～i4如下：

47、1)当处于i1(v≥1.0)时，输电杆塔基础承载力和支撑上部塔架条件符合设计指标，只需日常清洁保养，即a类基础；

48、2)当处于i2(1.0＞v≥0.91)时，输电杆塔基础承载力比设计指标降低10％以内，需要进行小修保养，即b类基础；

49、3)当处于i3(0.91＞v≥0.83)时，输电杆塔基础承载力比设计指标降低10～17％范围内，基础支撑上部塔体的条件存在问题，需要进行中修，即c类基础；

50、4)当处于i4(v<0.83)时，输电杆塔基础承载力比设计指标降低17％以上，要通过特殊检查确定大修，采取专项措施进行加固维修，即d类基础。

51、本发明在输电杆塔上部结构中将有关参数衰减与承载力可靠性退化相关联的分析思路，以输电杆塔基础承载力可靠度指标为依据，从常用的检测指标出发，建立形成输电杆塔基础可靠性评价方法，从而快速地确定输电杆塔基础承载力可靠性弱化程度，为基础可靠性评级研究及应用提供参考依据。

52、本发明克服了现有检测中围绕检测指标主要基于主观经验判断给出检测评价结果的情况，形成了客观可量化的统一检测评价分析指标。可为输电杆塔基础性能评估、寿命预测及加固维护等提供充分有效依据，并可为一般结构可靠性评定方法研究提供借鉴。