申请/专利权人：黑龙江省鼎捷路桥工程有限公司;黑龙江省交投工程建设有限公司;哈尔滨工业大学

申请日：2023-12-13

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN117875108A

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/13;G06F18/24;G06F18/2431;G06F111/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.30#实质审查的生效;2024.04.12#公开

摘要：车辆偏载作用下独柱支承梁式桥抗倾覆韧性智能评估方法，涉及桥梁韧性评估技术领域。建立桥梁有限元模型；确定加载车基本信息；确定加载车布置方式；偏载作用下桥梁构件概率需求分析；建立桥梁构件损伤状态判断准则；建立桥梁构件的易损性函数；建立加载车偏载作用下桥梁的易损性函数；计算桥梁处于各损伤状态的概率；桥梁韧性评估。通过建立有限元模型，开展偏载作用下桥梁结构非线性动力时程分析，利用数据计算与分析量化偏载作用下独柱支承梁式桥的抗倾覆韧性，提高效率和可靠性。

主权项：1.车辆偏载作用下独柱支承梁式桥抗倾覆韧性智能评估方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：建立桥梁有限元模型针对独柱支承梁式桥，根据设计图纸利用有限元仿真软件建立考虑材料、边界与几何非线性的有限元模型；步骤二：确定加载车基本信息采用五轴载重车作为加载车；步骤三：确定加载车布置方式加载车在有限元模型上沿主梁方向布置为1列，在横向上，加载车横向中心线距离桥梁护栏内侧边缘1.4m，在纵向上，加载车的数量为n辆并同向排布，相邻加载车之间前车后轴与后车前轴的间距不小于15m的前提下，根据桥梁所有双支座桥墩台处非加载车作用侧支座的累计支反力影响线，加载于最不利位置；步骤四：偏载作用下桥梁构件概率需求分析按照均匀分布随机生成q次n辆车重P为55t～110t的加载车，每次生成的n辆车重P相同，之后开展桥梁结构非线性动力时程分析，提取q组主梁绕自身纵向轴线转角θi-nPi、支座横向位移yi-nPi和桥墩墩顶位移χi-nPi的数据，i＝1,2,…,q，根据幂指数回归关系分别构建桥梁构件的概率需求模型，包括：主梁构件概率需求模型lnθd＝α+βlnp支座构件概率需求模型lnyd＝γ+ηlnp桥墩构件的概率需求模型lnεd＝κ+λlnp其中， p＝nP式中，α、β、γ、η、κ和λ为统计回归系数，为q组加载车总重对数的平均值，和分别为q组主梁绕自身纵向轴线转角θi、支座横向位移yi和桥墩墩顶位移延性系数εi对数的平均值，ψfirst为桥墩截面纵向钢筋首次达到屈服时的截面曲率，H为桥墩高度；步骤五：建立桥梁构件损伤状态判断准则分别建立加载车偏载作用下桥梁构件的损伤状态判断准则，包括：对于主梁构件损伤状态判断准则，定义为无损伤状态，为一级损伤状态，为二级损伤状态，为三级损伤状态，为四级损伤状态，无损伤状态到四级损伤状态主梁构件损伤严重程度逐级递增；对于支座构件损伤状态判断准则，定义为无损伤状态，为一级损伤状态，为二级损伤状态，为三级损伤状态为四级损伤状态，无损伤状态到四级损伤状态支座构件损伤严重程度逐级递增；对于桥墩构件损伤状态判断准则，定义为无损伤状态，为一级损伤状态，为二级损伤状态，为三级损伤状态，为四级损伤状态，无损伤状态到四级损伤状态桥墩构件损伤严重程度逐级递增，其中， 式中，ψequivalent为桥墩截面等效屈服曲率，ψultimate为桥墩截面极限破坏状态的曲率，f为桥墩纵向钢筋抗拉强度标准值，d为桥墩纵向钢筋公称直径，Λ为矩形桥墩截面的短边长度或圆形桥墩截面的直径；步骤六：建立桥梁构件的易损性函数定义桥梁构件的无损伤状态、一级损伤状态、二级损伤状态、三级损伤状态和四级损伤状态依次为DS0、DS1、DS2、DS3和DS4，则在加载车偏载作用下，桥梁构件的损伤状态DS达到DSξ,ξ＝1,2,3,4的概率为：主梁构件： 式中，为损伤状态DSξ的主梁绕自身纵向轴线转角的中位值下确界；支座构件： 式中，为损伤状态DSξ的支座横向位移的中位值下确界；桥墩构件： 式中，为损伤状态DSξ的桥墩墩顶位移延性系数的中位值下确界；步骤七：建立加载车偏载作用下桥梁的易损性函数考虑不同桥梁构件之间的易损性完全独立，基于一阶界限法得到桥梁的易损性函数，即： 式中，为桥梁中主梁构件、支座构件与桥墩构件的总数，为第个桥梁构件的易损性函数；步骤八：计算桥梁处于各损伤状态的概率根据桥梁的易损性函数，计算桥梁处于各损伤状态的概率： 式中，和分别为加载车偏载作用下桥梁处于无损伤状态、一级损伤状态、二级损伤状态、三级损伤状态和四级损伤状态的概率；步骤九：桥梁韧性评估建立桥梁韧性评估公式： 其中， 式中，toccur为灾害发生时间，tprospective为桥梁韧性计算的预期控制时间，k1、k3和k4为形状参数，Qtarget为桥梁的目标恢复功能，trescue为开始救援时间，Trecovery为救援持续时长。

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