[發明專利]一種特高壓輸電桿塔結構抗震性能評估方法及系統

在審

• 申請號: 202011340983.5
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112613093A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 王飛;楊風利;張宏杰
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06Q50/08;G06F119/02;G06F119/14
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

一種特高壓輸電桿塔結構抗震性能評估方法，包括：將待評估地點的地震記錄帶入預先構建的特高壓輸電塔概率地震需求模型得到特高壓輸電桿塔在不同地震動下超過損傷指標極限值的條件概率；基于所述條件概率結合待評估地點遇到地震動參數的概率得到特高壓輸電桿塔在待評估地點概率地震環境發生不同損傷等級的概率評估特高壓輸電桿塔結構的抗震性能；其中，所述特高壓輸電桿塔概率地震需求模型是基于修正的節間位移角和指定的譜加速度作為地震動強度指標建立而成的。以概率的形式量化特高壓輸電桿塔結構的抗震性能，為地震作用下特高壓輸電桿塔結構的分析以及基于性能的特高壓輸電桿塔抗震提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及電力工程防災減災領域，具體涉及一種特高壓輸電桿塔結構抗震性能評估方法及系統。

背景技術

基于性能的地震工程(performance-based earthquake engineering，PBEE)量化了結構物在地震作用下發生各等級破壞時的概率和經濟社會損失，采用這種方法評價結構物的抗震性能具有以下特點：

(1)采用概率的角度研究結構的抗震性能，綜合考慮了地震強度、結構參數的不確定性。

(2)把結構物在地震后的社會經濟損失作為評價結構物安全性的指標，方便了建設投資中的決策分析和災害保險的應用。

(3)是一種聯合概率分析方法，把結構的總體地震風險評估分為幾個層次，分別是結構需求評估，結構損傷評估，社會經濟損失評估，以及場地的地震危險性評估。

如圖2所示是基于性能的地震工程理論框架的示意圖，圖中以某輸電塔為例，首先，根據地震動參數和地震需求參數之間的關系建立地震需求模型；然后，根據地震需求參數和損傷參數的關系建立地震損傷模型；最后根據損傷參數和地震損失之間的關系建立地震損失模型，對輸電塔的地震損失進行評價，為決策提供依據。

使用基于性能的地震工程框架可以得到兩個主要結果，如下：

(1)基于性能的地震工程理論框架可以得到的第一個結果是結構的易損性曲線(Loss Fragility Curve)。易損性曲線可以表示出在不同地震強度下損傷指標超過等級界限值的概率。根據理論框架，地震易損性曲線的求解過程通過聯合各個子模型，再用積分方法得到超越概率。損失易損性曲線的總體表達為：

其中DV為與損失相關的指標，如震害修復時間和費用；DM為損傷指標；EDP為工程需求參數；IM為地震強度參數。G_X|Y為中間變量X(DV，DM和EDP)在中間變量Y(DM，EDP和IM)下的條件累積概率密度函數(CDF)，相應的條件概率密度函數為dG_X|Y。

G_DV|DM是損失模型，用于對給定的損傷參數(DM)z，預測社會經濟損失(DV)(比如修復花費或服務關閉時間)將超過某決策值w的概率；

G_DM|EDP是能力模型，用于對給定的工程需求參數(EDP)y，預測結構的損傷參數(DM)(比如結構開裂程度)將超過某值z的概率；

G_EDP|IM是需求模型，用于對給定的地震動強度參數(IM)x，預測結構的需求參數(EDP)(比如墩底彎矩，位移率等)將超過某值y的概率。

(2)基于性能的地震工程理論框架得到的另一個結果是考慮場地條件結構的損失年超越概率曲線，即在某場地條件下，結構達到不同損害程度分別所對應的概率，其表達為：

式中：λ_IM(x)是地震需求危險性模型，預測場地發生烈度超過某強度參數(比如峰值加速度)x的地震年超越概率，由不同超越概率的場地譜確定。