近场隔震桥梁多参地震响应及易损性评估方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及土木工程和计算机技术领域，尤其是一种近场隔震桥梁多参地震响应及易损性评估方法和系统。本发明专利技术提出的一种近场隔震桥梁多参地震响应获取方法，可结合预先设置的地震响应均值模型计算不同Vp和T(p

【技术实现步骤摘要】
近场隔震桥梁多参地震响应及易损性评估方法和系统


[0001]本专利技术涉及抗震工程和计算机
，尤其是一种近场隔震桥梁多参地震响应及易损性评估方法和系统。

技术介绍

[0002]地震灾害作为桥梁道路面临的主要风险，具有难预测，不可控的特点，一旦发生，轻则造成桥梁的损伤以及倒塌，重则造成整个道路网络的瘫痪。桥梁的地震响应和地震易损性分析是桥梁地震评估的重要工作。以往对于桥梁结构的震害调查发现，桥梁结构的下部结构总是在地震中受到较为严重的破坏。为了在地震中保护桥梁下部结构，减隔震设计在桥梁建造中得到了广泛的运用。在现有的减隔震技术中，在桥梁中安装减隔震支座是最快捷有效的方式之一。安装有减隔震支座的桥梁结构如图19所示，其中1为桥梁的上部结构，2为桥墩，3为减隔震支座（简称支座）。
[0003]目前常见的减隔震支座包括橡胶型减隔震支座和摩擦型减隔震支座。摩擦型减隔震支座由于构造简单，耗能效果良好，经济耐久等特点得到了广大学者和工程人员的青睐。减隔震支座的设计参数通常基于抗震评估结果来确定。
[0004]随着减隔震桥梁数量的急剧增加，基于有限元和非线性时程分析的地震响应及易损性评估方法所带来的时间成本大大增加。同时，该方法需要一线工作人员具有较高的理论基础和一定的有限元软件的工作经验，当所需评估的桥梁路网中含有的桥梁数目较为庞大时，传统方法的执行效率十分有限。传统方法进行易损性分析主要依赖有限元软件SAP2000或OpenSees。运用有限元软件SAP2000进行非线性时程分析的时间成本约为15min/地震波，OpenSees的时间成本为1min/地震波。若运行100条地震波用以地震易损性分析，在建立好有限元模型的基础上，完成一座桥梁的地震易损性分析，SAP2000需要25小时，OpenSees需要1.7小时。需要注意的是，OpenSees软件为非可视化编码软件，虽然运算效率很高，但对工作人员的编程能力、综合专业知识都有很高要求，在工程实际上运用并不广泛。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中的桥梁网络中减隔震桥梁的地震响应及易损性计算耗时长、计算结果离散度大的缺陷，本专利技术提出了一种近场隔震桥梁多参地震响应获取方法，可通过地震响应的对数高斯抽样快速获取用于评估地震动损伤概率的地震响应数据。
[0006]本专利技术提出的一种近场隔震桥梁多参地震响应获取方法，用于构建作为桥梁的地震响应的支座峰值位移抽样空间，该近场隔震桥梁多参地震响应获取方法包括以下步骤：S1、获取地震动参数，地震动参数包括地面峰值速度Vp和地震脉冲周期Tp；获取桥梁的结构自振周期T1，并计算脉冲周期比T(p
‑
1)，T(p
‑
1)=Tp/T1；S2、将地面峰值速度Vp和脉冲周期比T(p
‑
1)代入设置的地震响应均值模型u(d
‑
mean)=f(Vp,T(p
‑
1))，获取指定Vp和T(p
‑
1)下桥梁的地震响应均值u(d
‑
mean)；
S3、结合设定的地震响应离散度β(d,p)和S2计算的地震响应均值u(d
‑
mean)构建地震响应对数的正态分布ln(u(d))~N[ln(f(Vp,T(p
‑
1)),β(d,p)2)]作为地震响应的对数高斯抽样空间。
[0007]优选的：f(Vp,T(p
‑
1))=[n1
×
(Vp)
n2
×
T(p
‑
1)]/[n3
×
(Vp)
n4
+T(p
‑
1)
n5
]其中，n1、n2、n3、n4和n5均为设定值。
[0008]优选的,地震响应均值模型的获取包括以下步骤：SA1、获取地震响应均值计算公式如下：u(d
‑
mean)=f(Vp,T(p
‑
1))f(Vp,T(p
‑
1))=[n1
×
(Vp)
n2
×
T(p
‑
1)]/[n3
×
(Vp)
n4
+T(p
‑
1)
n5
]其中，u(d
‑
mean)表示在指定的地面峰值速度Vp和脉冲周期比T(p
‑
1)下桥梁的支座峰值位移均值；n1、n2、n3、n4和n5均为拟合参数；SA2、通过有限元分析获得任意结构参数的桥梁在不同的Vp和T(p
‑
1)下的支座峰值位移u(d)，记作真实样本[(Vp,T(p
‑
1)),u(d)]；结构参数包括桥墩高度和桥墩半径；SA3、将真实样本[(Vp,T(p
‑
1)),u(d)]代入地震响应均值计算公式，令u(d
‑
mean)=u(d)，拟合参数n1、n2、n3、n4和n5；将拟合后参数n1、n2、n3、n4和n5代入地震响应均值计算公式，将参数拟合完成的地震响应均值计算公式记作地震响应均值模型。
[0009]优选的,地震响应离散度的获取包括以下步骤：SB1、通过有限元分析获得任意结构参数的桥梁在不同的Vp和T(p
‑
1)下的支座峰值位移u(d)，记作真实样本[(Vp,T(p
‑
1)),u(d)]；结构参数包括桥墩高度和桥墩半径；SB2、将真实样本[(Vp,T(p
‑
1)),u(d)]代入地震响应离散度计算公式，计算β(d,p)；地震响应离散度计算公式为：β(d,p)=[Σ
M
[lnf(Vp,T(p
‑
1))
‑
lnu(d)]2/(n6
‑
2)]1/2
其中，f(Vp,T(p
‑
1))表示地震响应均值模型；M为真实样本空间，n6为真实样本数量。
[0010]本专利技术还提出了一种近场隔震桥梁易损性评估方法,包括以下步骤：S4、从待评估桥梁的地震响应对数的正态分布ln(u(d))~N[ln(f(Vp,T(p
‑
1)),β(d,p)2)]中抽取地震响应估计样本(Vp,u(d
‑
p))，u(d
‑
p)表示ln(u(d))~N[ln(f(Vp,T(p
‑
1)),β(d,p)2)]中对应Vp的地震响应u(d)；ln(u(d))~N[ln(f(Vp,T(p
‑
1)),β(d,p)2)]采用所述的近场隔震桥梁多参地震响应获取方法获得；S5、将抽取的地震响应估计样本(Vp,u(d
‑
p))代入对数线性方程u(d
‑
p)=a
×
Vp
b
，拟合方程参数θ={as,bs}，as为拟合后的a，bs为拟合后的b；S6、将θ={as本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近场隔震桥梁多参地震响应获取方法，其特征在于，用于构建作为桥梁的地震响应的支座峰值位移抽样空间，该近场隔震桥梁多参地震响应获取方法包括以下步骤：S1、获取地震动参数，地震动参数包括地面峰值速度Vp和地震脉冲周期Tp；获取桥梁的结构自振周期T1，并计算脉冲周期比T(p
‑
1)，T(p
‑
1)=Tp/T1；S2、将地面峰值速度Vp和脉冲周期比T(p
‑
1)代入设置的地震响应均值模型u(d
‑
mean)=f(Vp,T(p
‑
1))，获取指定Vp和T(p
‑
1)下桥梁的地震响应均值u(d
‑
mean)；S3、结合设定的地震响应离散度β(d,p)和S2计算的地震响应均值u(d
‑
mean)构建地震响应对数的正态分布ln(u(d))~N[ln(f(Vp,T(p
‑
1)),β(d,p)2)]作为地震响应的对数高斯抽样空间。2.如权利要求1所述的近场隔震桥梁多参地震响应获取方法，其特征在于：f(Vp,T(p
‑
1))=[n1
×
(Vp)
n2
×
T(p
‑
1)]/[n3
×
(Vp)
n4
+T(p
‑
1)
n5
]其中，n1、n2、n3、n4和n5均为设定值。3.如权利要求2所述的近场隔震桥梁多参地震响应获取方法，其特征在于,地震响应均值模型的获取包括以下步骤：SA1、获取地震响应均值计算公式如下：u(d
‑
mean)=f(Vp,T(p
‑
1))f(Vp,T(p
‑
1))=[n1
×
(Vp)
n2
×
T(p
‑
1)]/[n3
×
(Vp)
n4
+T(p
‑
1)
n5
]其中，u(d
‑
mean)表示在指定的地面峰值速度Vp和脉冲周期比T(p
‑
1)下桥梁的支座峰值位移均值；n1、n2、n3、n4和n5均为拟合参数；SA2、通过有限元分析获得任意结构参数的桥梁在不同的Vp和T(p
‑
1)下的支座峰值位移u(d)，记作真实样本[(Vp,T(p
‑
1)),u(d)]；结构参数包括桥墩高度和桥墩半径；SA3、将真实样本[(Vp,T(p
‑
1)),u(d)]代入地震响应均值计算公式，令u(d
‑
mean)=u(d)，拟合参数n1、n2、n3、n4和n5；将拟合后参数n1、n2、n3、n4和n5代入地震响应均值计算公式，将参数拟合完成的地震响应均值计算公式记作地震响应均值模型。4.如权利要求1所述的近场隔震桥梁多参地震响应获取方法，其特征在于,地震响应离散度的获取包括以下步骤：SB1、通过有限元分析获得任意结构参数的桥梁在不同的Vp和T(p
‑
1)下的支座峰值位移u(d)，记作真实样本[(Vp,T(p
‑
1)),u(d)]；结构参数包括桥墩高度和桥墩半径；SB2、将真实样本[(Vp,T(p
‑
1)),u(d)]代入地震响应离散度计算公式，计算β(d,p)；地震响应离散度计算公式为：β(d,p)=[Σ
M
[lnf(Vp,T(p
‑
1))
...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟剑，朱运涛，史龙飞，蔡耀鑫，司启亮，疏一伟，徐伟，吴乔飞，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：