【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于桥梁抗震领域，涉及一种基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震后快速评定系统。
技术介绍
1、地震发生后，迅速评估桥梁结构的损坏程度和安全性至关重要。政府部门需要迅速了解桥梁结构的地震损伤程度，以决定是否关闭桥梁、进行维修或恢复交通。然而，当前由于受交通中断、通信中断、人员安全风险、资源限制、专业素质需求等因素的影响，很难在短时间内对桥梁完成全面的损伤评估，从而为震后的快速响应带来不利影响。
2、数字孪生是一种将实际物理系统与数字模型相结合的技术，它允许工程师在虚拟环境中模拟和测试不同情景下的结构响应。数字孪生技术在预测和评估地震对桥梁等交通基础设施的影响方面具有巨大潜力。通过开发桥梁的数字孪生模型,用于模拟不同地震条件下结构的响应，并预测桥梁的损伤情况，不仅能够帮助政府部门震后迅速采取各种应急措施，减轻潜在的地震灾害影响，也能够帮助工程师更准确地预测桥梁在地震中的响应，从而提前采取更有效的措施保证桥梁的地震安全。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于针对当前桥梁震后损伤评估手段缺乏、效率低而造成的震后响应和应急决策缓慢问题，提出一种基于数字孪生技术的桥梁地震动响应预测与震后快速评定系统，实现桥梁在各种地震动场景下的响应模拟、预测及技术状况的快速评估，为震前桥梁维修加固和震后应急决策提供支持，确保桥梁工程的安全性和可靠性。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震后快速评
4、所述地震动模拟模块用于模拟生成不同地震条件下的桥梁地震动情况；
5、所述数字孪生模型模块利用基本桥梁信息，建立桥梁有限元分析模型，并利用桥梁检测或监测结果，进行有限元模型修正或验证，实现数字模型对物理模型的真实映射；
6、所述地震响应预测模块使用地震模拟数据或地震监测台网的地震监测数据，对桥梁的数字孪生模型进行虚拟驱动，模拟地震发生时桥梁的地震响应情况，并对地震中可能发生结构损伤或破坏进行预测；
7、所述地震损伤评估模块基于桥梁地震响应分析结果，通过研究构建的桥梁损伤模型和性能指标，评估不同地震输入下桥梁的损伤程度和可能出现的损伤模式，并根据损伤评估结果，对桥梁结构的安全性和抗震韧性进行分级评估。
8、进一步，所述地震动模拟模块用于模拟生成不同震级、不同震源、不同地震方向、不同地震波类型、不同持续时间下的桥梁地震动情况；
9、所述地震动模拟模块根据桥梁场地条件、地震区划图、地震风险评估、桥梁相关规范或天然地震波自动生成特定需求的地震动时程，用于结构设计和地震风险管理。
10、进一步，所述数字孪生模型模块对有限元模型进行修正，具体包括：根据内力、位移、模态、外部环境等检测或监测结果，对有限元模型中材料、刚度、连接等参数进行修正，使修正后的有限元模型更加契合桥梁的真实响应。
11、进一步，所述数字孪生模型模块对有限元模型进行验证，具体包括：根据多次检测或监测结果，对当前使用的有限元模型的可信性进行验证，当模型的不确定度超过某个阈值时，再次对模型进行修正。
12、进一步，所述地震响应预测模块采用仿真技术对桥梁的数字孪生模型进行地震响应仿真模拟，在仿真模拟中，考虑多种场景的地震动输入情况，考虑地震波的时间和空间特性，或考虑材料及构件连接的非线性行为。
13、进一步，所述地震损伤评估模块的性能指标包括位移限制、变形极限、应力水平；所述损伤模型用于描述桥梁可能出现的各种损伤模式；所述损伤模式包括损伤位置、类型。
14、本专利技术的有益效果在于：本专利技术能够模拟各种地震场景，可用于新桥抗震设计、旧桥抗震加固、桥梁地震风险预测、震后损伤评估等各种工程应用场景。本专利技术基于数字孪生技术和高性能模拟技术，精确再现桥梁地震响应，并能够快速对地震中可能发生结构损伤或破坏进行预测，为震前桥梁维修加固和震后应急响应提供决策支持。
15、本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震后快速评定系统，其特征在于：包括地震动模拟模块、数字孪生模型模块、地震响应预测模块、地震损伤评估模块；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震后快速评定系统，其特征在于：所述地震动模拟模块用于模拟生成不同震级、不同震源、不同地震方向、不同地震波类型、不同持续时间下的桥梁地震动情况；
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震后快速评定系统，其特征在于：所述数字孪生模型模块对有限元模型进行修正，具体包括：根据内力、位移、模态、外部环境等检测或监测结果，对有限元模型中材料、刚度、连接等参数进行修正，使修正后的有限元模型更加契合桥梁的真实响应。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震后快速评定系统，其特征在于：所述数字孪生模型模块对有限元模型进行验证，具体包括：根据多次检测或监测结果，对当前使用的有限元模型的可信性进行验证，当模型的不确定度超过某个阈值时，再次对模型进行修正。
5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与
6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震后快速评定系统，其特征在于：所述地震损伤评估模块的性能指标包括位移限制、变形极限、应力水平；所述损伤模型用于描述桥梁可能出现的各种损伤模式；所述损伤模式包括损伤位置、类型。
...【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震后快速评定系统，其特征在于：包括地震动模拟模块、数字孪生模型模块、地震响应预测模块、地震损伤评估模块；
2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震后快速评定系统，其特征在于：所述地震动模拟模块用于模拟生成不同震级、不同震源、不同地震方向、不同地震波类型、不同持续时间下的桥梁地震动情况；
3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震后快速评定系统，其特征在于：所述数字孪生模型模块对有限元模型进行修正，具体包括：根据内力、位移、模态、外部环境等检测或监测结果，对有限元模型中材料、刚度、连接等参数进行修正，使修正后的有限元模型更加契合桥梁的真实响应。
4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的桥梁地震动响应预测与震...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘怀林，耿波，尚军年，牛松山，谢皓宇，毛宇欣，
申请(专利权)人：招商局重庆交通科研设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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