基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法技术

本发明专利技术提供一种基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法，包括以下步骤：S1：获取钢筋混凝土连续梁桥结构中的易损构件，筛选出与结构安全相关的关键构件；S2：针对每个关键构件，根据其破坏机制建立对应的破坏准则，获取n个与构件损伤相关的构件参数、以及每个构件参数的最大容许值；S3：进行不同地震动输入条件下连续梁桥各关键构件的能量分析，获取每个关键构件的能量代表值、以及每个构件参数的响应峰值δi，计算每个关键构件的能量传递率，S4：基于能量传递率建立钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价指标D。本发明专利技术能够基于结构层次的损伤评价指标，对连续梁桥结构的各种震害——不同程度损伤甚至结构倒塌进行评定。

【技术实现步骤摘要】
基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法
本专利技术涉及土木工程领域中桥梁抗震评估领域，具体而言涉及一种基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法。
技术介绍
钢筋混凝土连续梁桥是我国中小桥的主要桥型，该类桥型在多次地震中都发生过地震损伤，在震后首先需要评价钢筋混凝土连续梁桥的损伤程度，再结合使用需求进行相应的结构加固或拆除重建。确定地震作用导致桥梁的损伤程度即开展桥梁抗震评估，任何评估都需要先提出评估指标。在桥梁结构抗震评估方面通常都把结构的评估问题分解为构件的评估问题，譬如将某连续梁桥的损伤评价问题分解为板式橡胶支座、钢筋混凝土挡块、桥墩的损伤评估，对于三个构件分别制定状态分级标准进行各构件的损伤评价。不同类型的构件其评估指标不同，但主要有三类：基于刚度的评估指标、基于变形的评估指标、基于变形和能量的评估指标，其中变形类的损伤评估指标较多，如支座位移、挡块变形、桥墩位移延性系数等。无论采用何种损伤评估指标，都是基于构件层次的桥梁地震损伤评价，实际上回避了结构整体评估这一关键问题。由于结构损伤评估通常与易损性分析有关，而对于结构易损性分析而言，可以不直接从结构损伤评价出发给出各级损伤状态对应的结构易损性曲线，而是通过概率关系将结构内的各种构件易损性曲线进行组合从而间接获得结构易损性曲线，因此可以针对每一种构件提出对应的损伤分级标准和破坏准则先进行构件易损性分析再得到结构易损性曲线，这也是大量学者只开展构件层次桥梁损伤评估的原因。但是构件各自不同程度的损伤结果与桥梁结构整体的损伤程度之间的关系一直不明确，譬如在构件层次上评价结果为支座严重破坏而桥墩是轻微破坏，则桥梁结构的损伤程度如何？因此需要研究从结构整体上评价桥梁地震损伤程度的方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法，基于结构层次的损伤评价指标，对连续梁桥结构的各种震害——不同程度损伤甚至结构倒塌进行评定，这对于进行钢筋混凝土连续梁桥抗震评估研究具有重要的意义。为达成上述目的，结合图1，本专利技术提出一种基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法，所述方法包括以下步骤：S1：获取钢筋混凝土连续梁桥结构中的易损构件，从所述易损构件中筛选出与结构安全相关的关键构件；S2：针对每个所述关键构件，根据其破坏机制建立对应的破坏准则，获取n个与构件损伤相关的构件参数、以及每个构件参数的最大容许值δui，其中，i＝1，2，...，n；S3：根据钢筋混凝土连续梁桥抗震设计的参数要求进行各类地震动工况的抗震验算，同时进行不同地震动输入条件下连续梁桥各关键构件的能量分析，获取每个关键构件的能量代表值ΔEi、以及每个构件参数的响应峰值δi，根据下述公式以计算每个关键构件的能量传递率ψi：S4：根据下述公式，基于能量传递率ψi建立钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价指标D：进一步的实施例中，所述方法还包括：以钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价指标D的若干个取值范围为基础建立钢筋混凝土连续梁桥的结构整体损伤程度分级标准；根据步骤S4中计算得到的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价指标D所属的取值范围，以判断当前地震动工况条件下钢筋混凝土连续梁桥的结构整体损伤程度的等级。进一步的实施例中，步骤S1中，获取钢筋混凝土连续梁桥结构中的易损构件，从中筛选出与结构安全相关的关键构件的方法包括以下步骤：S11：建立钢筋混凝土连续梁桥结构的整体分析有限元模型；S12：对所述钢筋混凝土连续梁桥结构开展非线性有限元分析试算，找出结构中的易损构件，从所述易损构件中筛选出与结构安全相关的关键构件。进一步的实施例中，从所述易损构件中筛选出与结构安全相关的关键构件的方法包括：根据抗震验算中的地震动工况条件，以筛选对应的关键构件。对于一次地震动验算试验来说，输入的数据包括地震动的参数、实际地形参数、环境参数、易损构件本身的参数等等，这些数据可以通过安评报告等实际场地条件确定。在本专利技术中，通过这些输入的数据，筛选出与结构安全相关性较大的易损构件，作为关键构件来实现本次地震损伤评价。进一步的实施例中，步骤S11中，根据钢筋混凝土连续梁桥的设计资料以建立该钢筋混凝土连续梁桥结构的整体分析有限元模型。进一步的实施例中，将任意一次地震动验算中，地震动输入时间由0至t内，每个关键构件的能量峰值作为该关键构件在当前地震动验算中的能量代表值。进一步的实施例中，所述能量分析包括动能分析、应变能分析、沙漏能分析。基于前述方法，本专利技术还提及一种基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价系统，所述系统包括以下模块：1)用以获取钢筋混凝土连续梁桥结构中的易损构件，从所述易损构件中筛选出与结构安全相关的关键构件的模块；2)用以针对每个所述关键构件，根据其破坏机制建立对应的破坏准则，获取n个与构件损伤相关的构件参数、以及每个构件参数的最大容许值δui的模块，其中，i＝1，2，...，n；3)用以根据钢筋混凝土连续梁桥抗震设计的参数要求进行各类地震动工况的抗震验算，同时进行不同地震动输入条件下连续梁桥各关键构件的能量分析，获取每个关键构件的能量代表值ΔEi、以及每个构件参数的响应峰值δi，根据下述公式以计算每个关键构件的能量传递率ψi的模块：4)用以根据下述公式，基于能量传递率ψi建立钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价指标D的模块：以上本专利技术的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于，现有连续梁桥地震损伤评价方法主要为构件层次的损伤评价，对于结构整体的损伤程度不能给出综合评定。本专利技术从能量传递的角度，提出了一种结构层次的连续梁桥地震损伤评价方法。与现有技术相比，本专利技术直接从结构整体的角度出发评价地震动对结构造成的损伤，保留了构件损伤评估工作的同时增加了结构损伤指标和和构件损伤指标之间的纽带，从本质上揭示了地震动能量输入引起构件损伤与结构整体损伤之间的内在关联，更加有利于评价连续梁桥梁地震损伤程度，该方法还可以推广应用于其他桥梁结构。应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的专利技术主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的专利技术主题的一部分。结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本专利技术教导的前述和其他方面、实施例和特征。本专利技术的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本专利技术教导的具体实施方式的实践中得知。附图说明附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本专利技术的各个方面的实施例，其中：图1是本专利技术的基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法的流程图。图2是本专利技术的具体实施例一的方法流程图。具体实施方式为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：获取钢筋混凝土连续梁桥结构中的易损构件，从所述易损构件中筛选出与结构安全相关的关键构件；S2：针对每个所述关键构件，根据其破坏机制建立对应的破坏准则，获取n个与构件损伤相关的构件参数、以及每个构件参数的最大容许值δui，其中，i＝1，2，...，n；S3：根据钢筋混凝土连续梁桥抗震设计的参数要求进行各类地震动工况的抗震验算，同时进行不同地震动输入条件下连续梁桥各关键构件的能量分析，获取每个关键构件的能量代表值ΔEi、以及每个构件参数的响应峰值δi，根据下述公式以计算每个关键构件的能量传递率ψi：

【技术特征摘要】
1.一种基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：获取钢筋混凝土连续梁桥结构中的易损构件，从所述易损构件中筛选出与结构安全相关的关键构件；S2：针对每个所述关键构件，根据其破坏机制建立对应的破坏准则，获取n个与构件损伤相关的构件参数、以及每个构件参数的最大容许值δui，其中，i＝1，2，...，n；S3：根据钢筋混凝土连续梁桥抗震设计的参数要求进行各类地震动工况的抗震验算，同时进行不同地震动输入条件下连续梁桥各关键构件的能量分析，获取每个关键构件的能量代表值ΔEi、以及每个构件参数的响应峰值δi，根据下述公式以计算每个关键构件的能量传递率ψi：S4：根据下述公式，基于能量传递率ψi建立钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价指标D：。2.根据权利要求1所述的基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法，其特征在于，所述方法还包括：以钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价指标D的若干个取值范围为基础建立钢筋混凝土连续梁桥的结构整体损伤程度分级标准；根据步骤S4中计算得到的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价指标D所属的取值范围，以判断当前地震动工况条件下钢筋混凝土连续梁桥的结构整体损伤程度的等级。3.根据权利要求1所述的基于能量传递率的钢筋混凝土连续梁桥地震损伤评价方法，其特征在于，步骤S1中，获取钢筋混凝土连续梁桥结构中的易损构件，从所述易损构件中筛选出与结构安全相关的关键构件的方法包括以下步骤：S11：建立钢筋混凝土连续梁桥结构的整体分析有限元模型；S12：对所述钢筋混凝土连续梁桥结构开展非线性有限元分析试算，找出结构中的易损构件，从所述易损构件中筛选出与结构安全相关的关键...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎雅乐，杨丙文，宗周红，
申请(专利权)人：江苏开放大学江苏城市职业学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32