[發(fā)明專利]一種用于評價梁橋失效模式的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710369474.7
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN107247826A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃佳棟;張云;鐘敏;田華;黎力韜
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西交通科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11279
• 代理人: 盧岳鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用于評價梁橋失效模式的方法。

背景技術(shù)

美國二十世紀(jì)90年代末共有五百多座橋梁發(fā)生失效，這些失效中以鋼梁橋和鋼桁架橋所占比例最多為50％，第二多的是混凝土梁橋、板橋占11％。橋梁的服役期要遠(yuǎn)多于橋梁的施工期間，這是橋梁的服役期成為橋梁失效發(fā)生的主要時期的主要原因。在外力作用下是導(dǎo)致大多數(shù)橋梁失效的原因，由外部作用(人為因素及自然因素)造成的橋梁失效數(shù)量眾多，其中人為因素主要有：大型貨車超載、輪船撞擊、車輛爆炸等；自然因素主要有：地震、洪水、驟風(fēng)等。

當(dāng)作用在結(jié)構(gòu)上的地震力超過結(jié)構(gòu)失效的定義值或判定標(biāo)準(zhǔn)時即認(rèn)為結(jié)構(gòu)失效，結(jié)構(gòu)損傷發(fā)展的過程就是整個結(jié)構(gòu)失效的過程；橋梁在各種不利情況的作用下，橋梁可能出現(xiàn)的各種失效模式，但目前未有合適的方法對各失效模式進(jìn)行統(tǒng)計分析，找出橋梁的薄弱部位及最弱失效模式，為橋梁進(jìn)行改造優(yōu)化，從而用最為經(jīng)濟(jì)和合理的方式，以提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于評價梁橋結(jié)構(gòu)體系失效模式的方法，根據(jù)本發(fā)明的評價梁橋結(jié)構(gòu)體系失效模式的方法能夠有效地對梁橋結(jié)構(gòu)體系的失效模式進(jìn)行統(tǒng)計分析，找出橋梁的薄弱部位及最弱失效模式，為橋梁進(jìn)行改造優(yōu)化，從而用最為經(jīng)濟(jì)和合理的方式來提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于評價梁橋結(jié)構(gòu)體系失效模式的方法，包括以下步驟：

(一)選用n條能夠反映地震動中存在的不確定性且峰值地面加速度分布在一定強度范圍內(nèi)的地震動，其中n為大于15的為整數(shù)；

(二)建立橋梁的有限元模型，對梁橋結(jié)構(gòu)體系中的支座和橋墩墩底這兩個最容易失效的部位進(jìn)行定義失效的判定指標(biāo)信息；

(三)引用加權(quán)秩和比法綜合了n條地震動作用下的橋梁的失效模式的評價信息，分析給出具有統(tǒng)計意義的失效模式，并尋找出橋梁結(jié)構(gòu)體系的最弱失效模式。

優(yōu)選的，在所述步驟(二)中，所述定義失效的判定指標(biāo)信息是根據(jù)橋梁所采用的材料、尺寸截面、支座類型及基礎(chǔ)形式進(jìn)行建立逼近真實情況的有限元模型，分別定義橋梁支座和橋墩底部的失效的判定指標(biāo)信息，然后引用加權(quán)秩和比法綜合了各條地震動作用下的橋梁的失效模式的評價信息，分析給出具有統(tǒng)計意義的失效模式。

優(yōu)選的，所述步驟(三)中，尋找出橋梁結(jié)構(gòu)體系的最弱失效模式如下方式進(jìn)行：首先假設(shè)在失效模式事件集i＝1，2，...，N中存在一個最大集且最大集滿足：

使得：

從而得到：

公式(3)為對應(yīng)于最大事件集的失效模式，也稱為橋梁結(jié)構(gòu)體系的最弱失效模式；

優(yōu)選的，所述步驟(二)中，建立橋梁的有限元模型采用ABAQUS有限元軟件建立該梁橋結(jié)構(gòu)體系的三維有限元模型。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明的方法綜合了n條地震動的評價信息，解決了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)地震失效模式優(yōu)化目標(biāo)單一的問題，給出具有統(tǒng)計意義的失效模式，對橋梁的失效模式進(jìn)行控制，減小橋梁地震中的損傷，有利于震后快速恢復(fù)橋梁的功能，對減輕地震災(zāi)害和進(jìn)行震后有效的抗震救災(zāi)具有重要的意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明具體實施例的橋梁體系結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2是橋梁構(gòu)件失效順序分布圖；

有關(guān)附圖標(biāo)記的說明：

①-⑦為1-7#橋墩的同側(cè)支座單元；為1-7#橋墩的墩底單元；1#、7#墩為橋梁的邊墩；2#、6#墩為橋梁的過渡墩；3#、4#、5#墩為橋梁的中墩。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的闡述，但本發(fā)明的實施方式并不局限于實施例表示的范圍。這些實施例僅用于說明本發(fā)明，而非用于限制本發(fā)明的范圍。此外，在閱讀本發(fā)明的內(nèi)容后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種修改，這些等價變化同樣落于本發(fā)明所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。

一種用于評價梁橋結(jié)構(gòu)體系失效模式的方法，包括以下步驟：