[發明專利]近斷層地震作用下高鐵橋梁-軌道系統適用性評價方法

有效

• 申請號: 202010146738.4
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111368476B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 蔣麗忠;余建;周旺保;張云泰;聶磊鑫;馮玉林;賴智鵬;劉麗麗;譚志化;劉韶輝;鐘天璇
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/13
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 何方

本發明公開了一種近斷層地震作用下高速鐵路橋梁?軌道系統適用性評價方法，包括：(1)建立有限元模型；(2)不確定性分析；(3)確定適用性分析的指標及其限值；(4)求出結構響應發生超限概率的置信區間；(5)對結構和系統在近斷層地震下適用性進行評價和判斷。本發明采用的方法具有明顯的統計規律性，能夠良好地解決結構在近斷層地震動下響應離散性較大而導致抗震分析缺乏代表性的問題；本發明評價方法能夠對近斷層地震作用下結構和系統的超限概率進行合理地預測，并對它們的超限狀態進行全面的評價；本發明能夠對結構和系統在近斷層地震作用下的適用性進行定義和判斷，為近斷層地區的橋梁結構抗震以及危險性分析提供科學的依據。

技術領域

本發明屬于土木工程領域，尤其涉及一種近斷層地震作用下高速鐵路橋梁-軌道系統適用性評價方法。

背景技術

高速鐵路建設在我國呈現快速發展的勢態，預計到2025年我國高速鐵路里程達到3.8萬公里，到2030年基本實現鐵路的縣域覆蓋。而我國地質條件復雜，地震活動劇烈，屆時會有大量線路位于近斷層區域。近斷層地震動具有速度脈沖效應，對結構有更強的破壞作用。

然而，我國現行抗震設計方法很少考慮近斷層地震動特性，有可能導致既有結構的地震響應被低估。另一方面近斷層地震包含的速度脈沖導致結構響應具有較大的離散性，PGA相同的兩條地震波引起的結構響應大小可以相差數十倍，而傳統的抗震分析往往只計算在3或7條地震波下結構響應的包絡值或平均值，缺乏代表性。此外，現有對近斷層地區橋梁的地震響應的研究大多集中于對近斷層地區橋梁結構的地震響應規律方面，很少對地震響應的大小和限值進行清晰地界定，結構在近斷層地區的適用性未能得到明確的評價。因此，對高速鐵路橋梁及軌道系統在近斷層地區的地震響應及適用性進行合理地預測和評價是有迫切需要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種近斷層地震作用下高速鐵路橋梁-軌道系統適用性評價方法，基于大樣本分析理論提出了一種充分考慮近斷層地震動和結構不確定性的適用性分析方法，并對結構適用性指標進行歸納和量化。

為了達到上述目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供一種近斷層地震作用下高鐵橋梁-軌道系統適用性評價方法，包括以下步驟：

(1)建立地處近斷層區域高速鐵路橋梁-軌道系統一體化有限元模型；

(2)考慮地震動和結構的不確定性，得到隨機地震動樣本庫和隨機結構樣本庫，將二者進行配對，得到相應的不確定性地震動-結構樣本庫，對每一個地震動-結構樣本對進行非線性動力時程分析，獲得系統地震響應樣本庫；

(3)根據抗震設防目標提出高速鐵路橋梁-軌道系統在近斷層地區的適用性指標以及相應限值；

(4)采用大樣本分析理論，求出結構在近斷層地震作用下結構響應發生超限概率的置信區間，討論結構和系統在近斷層地震下的超限狀態；

(5)將結構的適用性判斷看作是大樣本條件下的假設檢驗問題，對結構和系統在近斷層地震下適用性進行評價和判斷。

在一個具體實施方式中，步驟(1)中，采用有限元軟件ANSYS來建立地處近斷層區域高速鐵路橋梁-軌道系統一體化有限元模型。

在一個具體實施方式中，步驟(2)中，采用“云圖法”考慮地震動的不確定性，得到隨機地震動樣本庫。

在一個具體實施方式中，步驟(2)中，采用拉丁超立方抽樣來考慮結構的不確定性，得到隨機結構樣本庫。

在一個具體實施方式中，步驟(3)中，所述高速鐵路橋梁-軌道系統為一座帶兩端路基、摩擦板以及CRTSⅡ型軌道系統的高速鐵路簡支梁。

本發明具有以下有益技術效果：