[發(fā)明專利]一種基于能量法的高樁碼頭結(jié)構(gòu)整體安全性評估方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810029651.1
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108256204A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇靜波;劉佳明;朱瑞虎;李昂;孫陽;楊淦全;欒紹倫;王金鵬;郝敬欽
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于能量法的高樁碼頭結(jié)構(gòu)整體安全性評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、建立高樁碼頭結(jié)構(gòu)定期檢損機制及其數(shù)據(jù)庫；

步驟二、測定高樁碼頭結(jié)構(gòu)的運營及損傷狀態(tài)：

步驟三、根據(jù)步驟二獲得的高樁碼頭結(jié)構(gòu)運營及損傷情況建立反映其實際運營狀態(tài)的有限元計算分析模型；

步驟四、根據(jù)步驟三的有限元計算分析模型得到高樁碼頭結(jié)構(gòu)的增穩(wěn)內(nèi)能和失穩(wěn)外能，給出安全系數(shù)容許值；

步驟五、根據(jù)步驟四計算高樁碼頭結(jié)構(gòu)在各種運營及環(huán)境荷載作用下的安全系數(shù)并與安全系數(shù)容許值進行比對和分析，對高樁碼頭結(jié)構(gòu)的整體安全性能進行評定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量法的高樁碼頭結(jié)構(gòu)整體安全性評估方法，其特征在于，步驟一中，所述高樁碼頭結(jié)構(gòu)定期檢損機制及其數(shù)據(jù)庫的建立步驟包括：定期對高樁碼頭結(jié)構(gòu)的明顯缺陷進行檢測并記錄和保存詳細缺陷特征，形成數(shù)據(jù)庫，高樁碼頭結(jié)構(gòu)的缺陷包括位移、錯位、裂縫和腐蝕。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量法的高樁碼頭結(jié)構(gòu)整體安全性評估方法，其特征在于，步驟二中，通過現(xiàn)場踏勘確定高樁碼頭結(jié)構(gòu)的運營及損傷狀態(tài)，具體步驟包括：通過現(xiàn)場踏勘得到高樁碼頭結(jié)構(gòu)的位移值、錯位值、裂縫開展深度、裂縫開展寬度、裂縫連通狀況和腐蝕深度等缺陷數(shù)據(jù)并進行分析，通過回聲探測器探測水體中的聲波信息并經(jīng)第一聲波數(shù)據(jù)采集器和PC機處理后得到高樁碼頭岸線變化、碼頭前沿水深與坡度等地質(zhì)變化數(shù)據(jù)并進行分析，獲得高樁碼頭結(jié)構(gòu)的運營及其損傷狀態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量法的高樁碼頭結(jié)構(gòu)整體安全性評估方法，其特征在于，步驟二中，通過動力測試確定高樁碼頭結(jié)構(gòu)的運營及損傷狀態(tài)，具體步驟包括：通過振動傳感器測得高樁碼頭結(jié)構(gòu)的各階振型的固有頻率和阻尼比等動力特性數(shù)據(jù)并傳送至第二聲波數(shù)據(jù)采集器和PC機進行處理，得到對應(yīng)的動力響應(yīng)數(shù)據(jù)，獲得高樁碼頭結(jié)構(gòu)的運營及其損傷狀態(tài)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量法的高樁碼頭結(jié)構(gòu)整體安全性評估方法，其特征在于，步驟三中，所述有限元計算分析模型為按照步驟二通過對高樁碼頭結(jié)構(gòu)進行踏勘測試后，根據(jù)高樁碼頭結(jié)構(gòu)的實際缺陷進行建模得到。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于能量法的高樁碼頭結(jié)構(gòu)整體安全性評估方法，其特征在于，步驟四中，根據(jù)有限元計算分析模型計算高樁碼頭結(jié)構(gòu)的增穩(wěn)內(nèi)能ΔW₁和失穩(wěn)外能ΔW₂，增穩(wěn)內(nèi)能ΔW₁的計算公式為：

失穩(wěn)外能ΔW₂的計算公式為：

其中，σ⁰、δu^e、Δe、Δε和Δσ分別為原有狀態(tài)應(yīng)力、原有狀態(tài)載荷、干擾位移、應(yīng)變、小變形應(yīng)變和應(yīng)力，均由步驟三中建立的有限元計算分析模型計算測定。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于能量法的高樁碼頭結(jié)構(gòu)整體安全性評估方法，其特征在于，利用能量法進行高樁碼頭結(jié)構(gòu)整體安全性評估，計算得到高樁碼頭結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，安全系數(shù)的計算公式為：

其中，K_M為安全系數(shù)，ΔW₁為高樁碼頭結(jié)構(gòu)的增穩(wěn)內(nèi)能，ΔW₂為高樁碼頭結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)外能。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于能量法的高樁碼頭結(jié)構(gòu)整體安全性評估方法，其特征在于，根據(jù)高樁碼頭結(jié)構(gòu)等級給定對應(yīng)的安全系數(shù)容許值[K_M]，將計算得到的高樁碼頭結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)K_M與同一等級對應(yīng)的安全系數(shù)容許值[K_M]進行比較，當安全系數(shù)K_M大于安全系數(shù)容許值[K_M]時，判定高樁碼頭結(jié)構(gòu)安全，當安全系數(shù)K_M小于安全系數(shù)容許值[K_M]時，判定高樁碼頭結(jié)構(gòu)危險。