【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及土木工程，特别是基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法。
技术介绍
1、我国《公路桥梁抗震设计规范》(jtg/t 2231-01—2020)和《城市桥梁抗震设计规范》(cjj 166-2011)依据桥梁规模/类型、桥梁所处线路等级将桥梁抗震设防重要性划分四个类别。相同重要性类别的桥梁采用一定地震危险性的地震动作为设计地震作用，这意味着桥梁的设计危险等级具有相同的超越概率。由于桥梁能力、承担交通功能和不同区域地震危险性曲线形状的不同，基于一致地震危险性的桥梁抗震设防标准不能保证桥梁具有一致的地震风险水平，可能会造成难以接受的结构损失和经济损失。
2、随着基于性能的全概率决策方法提出，能为决策者提供有意义的决策变量，如经济损失、交通功能损失、人员伤亡等。然而，这些决策变量在桥梁抗震设防标准的制定中应用较少。我国公路桥梁和城市桥梁抗震设计规范通过抗震重要性系数调整设计地震作用大小，因此，通过合理制定抗震重要性系数，可以实现一致地震风险的设防目标。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法，通过抗震重要性修正系数(seismic importance adjustment factor，简称siaf)对规范的抗震重要性系数进行修正，使其满足一致地震风险的设防要求。
2、为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法，包括以下步骤：
3
4、步骤2：基于siaf的全寿命周期桥梁性能退化分析；
5、步骤3：基于siaf的桥梁和路网地震损失计算；
6、步骤4：基于siaf的地震风险计算；
7、步骤5：基于地震风险的桥梁抗震设防方法设置。
8、在一较佳的实施例中，所述步骤1具体为：设定不同的siaf取值，将桥梁抗震规范的抗震重要性系数乘以siaf，得到修正后的设计地震作用，并进行桥梁抗震设计，以满足现行桥梁抗震规范的验算要求；计算桥梁易损性，易损性表示在地震动强度im下结构损伤状态ds大于某一损伤状态的条件概率，假定地震作用下构件的需求和能力均服从对数状态分布，基于siaf的桥梁易损性按下式计算：
9、
10、其中，im为地震动强度；dsi为第i种损伤状态，i＝1、2、3、4分别代表轻微损伤、中等损伤、严重损伤和完全损伤状态；sd|im,siaf为在抗震设防水平siaf、地震动强度im下的构件需求中位值，βd|siaf为在抗震设防水平siaf下的构件需求对数标准差；和分别为在抗震设防水平siaf、损伤状态dsi下的构件能力中位值和对数标准差。
11、在一较佳的实施例中，所述步骤2具体为：在桥梁全寿命周期内，以每5年或10年为分析时段，根据主要性能退化因素，预测各时段桥梁混凝土开裂和剥落、钢筋锈蚀，以及钢筋和混凝土剩余强度的概率分布，并对构件能力的中位值sc和对数标准差βc进行更正，再进行易损性分析可以得到与桥梁服役期t相关的基于siaf设计的桥梁时变易损性p(ds≥dsi|im,siaf,t)。
12、在一较佳的实施例中，所述步骤3具体为：依据桥梁时变易损性，采用蒙特卡洛方法模拟桥梁的损伤状态，分析桥梁和桥梁网络的地震损失，包括桥梁直接损失、交通运营损失、人员伤亡和环境损失，以及地震综合损失；计算方法如下：
13、桥梁直接损失为震后桥梁损伤导致的修复成本，按下式计算：
14、
15、其中，ic,k|im,siaf,t为地震动强度im、设防等级siaf、服役期t时，第k次蒙特卡洛模拟下构件c的损伤状态，i＝1、2、3、4；a(i)为根据构件损伤状态，按照修复措施的选取概率，进行修复措施选择的函数；r[a]为根据所选修复措施，计算对应修复成本的函数；nc为桥梁构件总数；nk为蒙特卡洛模拟次数；cb为考虑桥梁易损性、修复措施及修复成本不确定性的桥梁直接损失；
16、交通运营损失包括因拟建桥梁损伤导致的通行速度下降带来的通行时间增加，以及车辆绕行带来的通行路程增加；按蒙特卡洛模拟方法计算交通运营损失，进行多次计算并取平均值；首先，基于siaf设计的拟建桥梁和现有桥梁均可能发生损伤，计算路网在一定震后修复期间的累计通行时间ttotal_siaf(im,siaf,t)和通行路程ltotal_siaf(im,siaf,t)；其次，假设拟建桥梁不发生损伤，而现有桥梁可能发生损伤，计算路网在相同震后修复期间的累计通行时间ttotal_no(im,t)和通行路程ltotal_no(im,t)；由拟建桥梁损伤引起的交通运营损失按下式计算：
17、textral(im,siaf,t)＝ttotal_siaf(im,siaf,t)-ttotal_no(im,t)
18、lextral(im,siaf,t)＝ltotal_siaf(im,siaf,t)-ltotal_no(im,t)
19、其中，textral和lextral分别为通行时间损失和通行路程损失；基于交通运营的单位时间及单位里程成本，将通行时间损失和通行路程损失换算为经济损失指标，cr_t和cr_l分别为以经济损失指标表示的通行时间损失和通行路程损失；
20、人员伤亡为桥梁损伤或倒塌引起的桥上和相邻地面人员的伤亡，仅考虑人员死亡时，按下式计算：
21、
22、其中，fi为桥梁在损伤状态dsi时的平均死亡人数，p(dsi|im,siaf,t)为桥梁处于损伤状态dsi的概率，f为平均死亡人数；人员伤亡通过icaf(implied costofavertingafatality，避免死亡的隐含成本)换算为经济损失指标cf；需要注意的是，生命的价值是无限的，icaf只表明社会为避免死亡所需要花费的隐含成本；
23、环境损失为震后桥梁修复及车辆绕行额外产生的温室气体、有害气体等排放对环境造成的破坏，当考虑二氧化碳排放时，按下式计算：
24、
25、其中，eb为震后桥梁修复产生的环境损失，esteel和econc分别为每单位体积钢筋和混凝土的碳排放量，vsteel和vconc分别为桥梁的钢筋和混凝土体积，cb/cb_re为桥梁修复成本占重建成本的比值；el为车辆绕行产生的环境损失，ecar和etruck分别为每单位路程的汽车和卡车碳排放量，ttruck为卡车所占车辆总数的百分比值；环境损失通过基于市场定价的碳排放权换算为经济损失指标，ce_b和ce_l分别为桥梁修复环境损失和通行路程环境损失；
26、地震综合损失为以上分项损失总和，按下式计算：
27、
28、其中，ct为地震综合损失。
29、在一较佳的实施例中，所述步骤4具体为：分析桥梁场地地震危险性，不同siaf下的桥梁和桥梁网络地震风险按下式计算：本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法，其特征在于，所述步骤1具体为：设定不同的SIAF取值，将桥梁抗震规范的抗震重要性系数乘以SIAF，得到修正后的设计地震作用，并进行桥梁抗震设计，以满足现行桥梁抗震规范的验算要求；计算桥梁易损性，易损性表示在地震动强度IM下结构损伤状态DS大于某一损伤状态的条件概率，假定地震作用下构件的需求和能力均服从对数状态分布，基于SIAF的桥梁易损性按下式计算：
3.根据权利要求1所述的基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法，其特征在于，所述步骤2具体为：在桥梁全寿命周期内，以每5年或10年为分析时段，根据主要性能退化因素，预测各时段桥梁混凝土开裂和剥落、钢筋锈蚀，以及钢筋和混凝土剩余强度的概率分布，并对构件能力的中位值SC和对数标准差βC进行更正，再进行易损性分析可以得到与桥梁服役期t相关的基于SIAF设计的桥梁时变易损性P(DS≥DSi|IM,SIAF,t)。
4.根据权利要求1所述的基于一致地震风险
5.根据权利要求1所述的基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法，其特征在于，所述步骤4具体为：分析桥梁场地地震危险性，不同SIAF下的桥梁和桥梁网络地震风险按下式计算：
6.根据权利要求1所述的基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法，其特征在于，所述步骤5具体为：制定桥梁和桥梁网络地震风险设防目标，并基于SIAF与地震风险之间的关系，确定满足地震设防目标的SIAF取值，即桥梁抗震设防标准；如果按步骤1初始值推荐的SIAF计算的地震风险范围高于风险设防目标，说明SIAF取值过低，需进一步增加SIAF的取值以降低地震风险，并重复步骤1至5的计算，直至获得满足风险设防目标的SIAF；反之，说明SIAF取值较高，但考虑到SIAF取值不宜过小，因此设定SIAF的最小取值为0.8。
...【技术特征摘要】
1.基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法，其特征在于，所述步骤1具体为：设定不同的siaf取值，将桥梁抗震规范的抗震重要性系数乘以siaf，得到修正后的设计地震作用，并进行桥梁抗震设计，以满足现行桥梁抗震规范的验算要求；计算桥梁易损性，易损性表示在地震动强度im下结构损伤状态ds大于某一损伤状态的条件概率，假定地震作用下构件的需求和能力均服从对数状态分布，基于siaf的桥梁易损性按下式计算：
3.根据权利要求1所述的基于一致地震风险的桥梁抗震重要性系数修正方法，其特征在于，所述步骤2具体为：在桥梁全寿命周期内，以每5年或10年为分析时段，根据主要性能退化因素，预测各时段桥梁混凝土开裂和剥落、钢筋锈蚀，以及钢筋和混凝土剩余强度的概率分布，并对构件能力的中位值sc和对数标准差βc进行更正，再进行易损性分析可以得到与桥梁服役期t相关的基于siaf设计的桥梁时变易损性p(ds≥dsi|im,siaf,t)。
4.根据权利要求...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。