[發明專利]一種重力壩地震風險概率分析方法

有效

• 申請號: 202011186100.X
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112183894B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 吳震宇;劉麗君;李澤發;田紫圓;卞康
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 王攀

本發明公開了一種重力壩地震風險概率分析方法，具體包括如下步驟：S1：不同地震動作用下的重力壩動力有限元分析和大壩失效狀態判別；S2：篩選用于重力壩失效狀態預測的地震動強度參數；S3：建立快速預測重力壩失效狀態的BP神經網絡模型；S4：選取用于預測重力壩失效狀態的地震動記錄，并計算地震動強度參數；S5：不同PGA水平下的重力壩失效概率估計；S6：繪制重力壩地震易損性曲線；S7：計算重力壩地震風險概率；S8：根據計算的地震風險概率，對重力壩地震風險進行評價。

技術領域

本發明涉及重力壩抗震分析技術領域，具體為一種重力壩地震風險概率分析方法。

背景技術

水庫大壩具有防洪、發電、灌溉、供水等多重功用，是國民經濟重要的基礎設施?；炷林亓?簡稱重力壩)是水利水電工程常用的大壩壩型之一。在強震作用下，重力壩可能會出現不同程度的損傷，直接威脅工程安全和正常運行，因此，高地震烈度區重力壩地震風險分析與評估一直是業界和社會高度關注的問題。結構地震風險概率分析可以同時考慮場地的地震危險性和結構的地震易損性，能夠量化分析地震作用效應與結構抗力等不確定性因素的影響，科學合理地評價結構的地震風險，為結構地震災害預測和地震災害損失評估提供科學依據，是重力壩抗震研究領域的前沿和熱點問題之一。

結構失效狀態預測和地震易損性曲線繪制是重力壩地震風險概率分析的兩個主要步驟和關鍵環節。對于結構失效狀態預測，目前主要采用數值模擬方法(如非線性有限元增量動力分析)，該方法的優點是可以比較準確地揭示重力壩在不同地震動作用下的震損特征，但缺點是計算工作量巨大，不適合需要考慮大量地震動輸入的情況。對于地震易損性曲線繪制，目前常用的方法是假設重力壩地震需求能力符合對數正態分布，并構造相應的易損性曲線方程。由于重力壩地震需求能力的實際概率分布與對數正態分布存在偏差，同時受計算工作量限制，易損性曲線方程中的參數只能根據少量數值模擬結果近似擬合，因此，按目前方法繪制的易損性曲線不能準確反映重力壩的實際抗震性能，進而影響到重力壩地震風險概率分析結果的精度和合理性。

基于此，本發明設計了一種重力壩地震風險概率分析方法，以解決上述提到的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種重力壩地震風險概率分析方法，針對目前重力壩地震風險概率分析方法通過數值模擬進行結構失效狀態預測，計算效率低、耗時長的缺點，通過相關性分析優選地震動強度參數，作為人工神經網絡的輸入參數，利用神經網絡替代耗時的數值模擬，實現重力壩失效狀態的快速預測，顯著降低了計算工作量。針對目前方法繪制易損性曲線時，需要假設重力壩地震需求能力符合對數正態分布，以及只能利用少量數值模擬結果近似擬合易損性曲線參數的缺點，本發明由于實現了基于神經網絡的重力壩失效狀態快速預測，使得利用大量地震動輸入進行重力壩失效概率估計成為可能，從而可以根據重力壩失效概率估計結果直接繪制易損性曲線，不再需要假設重力壩地震需求能力符合對數正態分布，克服了現有方法的不足，提高了重力壩地震風險概率分析的準確性。

重力壩地震風險概率可表示為“場地地震危險性×結構地震易損性”。通過地震易損性分析可得到重力壩結構失效的超越概率與地震動強度的關系曲線(即重力壩地震易損性曲線)，根據重力壩壩址場地地震危險性分析可得到不同地震動強度(一般用地面峰值加速度PGA代表)的年超越概率曲線(即場地地震危險性曲線)，最后，利用地震易損性曲線和地震危險性曲線計算重力壩地震風險概率。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種重力壩地震風險概率分析方法，具體包括如下步驟：

S1：不同地震動作用下的重力壩動力有限元分析和大壩失效狀態判別；

S2：篩選用于重力壩失效狀態預測的地震動強度參數；

S3：建立快速預測重力壩失效狀態的BP神經網絡模型；

S4：選取用于預測重力壩失效狀態的地震動記錄，并計算地震動強度參數；

S5：不同PGA水平下的重力壩失效概率估計；