[發明專利]基于數據驅動的鋼筋混凝土結構地震損傷量化評估方法

在審

• 申請號: 202110372196.7
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113111416A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 單伽锃;張寒青;周子杰
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

本發明涉及一種基于數據驅動的鋼筋混凝土結構地震損傷量化評估方法，包括以下步驟：1)識別反演結構線性參考模型，獲取結構線性剛度；2)計算結構線性參考模型在與實際結構相同的地震激勵下的預測參考響應x^r；3)通過結構健康監測獲取結構的真實響應x，并計算時域追蹤誤差r；4)構建結構地震損傷模型，計算相關損傷參數；5)根據結構地震損傷模型計算損傷指數DI值，并據此評估結構地震損傷情況。與現有技術相比，本發明具有經濟性好、無需提前預知結構關鍵非線性行為特征、自適應性、精確實時評估等優點。

技術領域

本發明涉及本發明涉及土木工程結構健康監測與地震損傷評估領域，尤其是涉及一種基于健康監測數據驅動的鋼筋混凝土結構地震損傷量化評估方法。

背景技術

基于延性的工程抗震設計允許結構在強震下進入非線性狀態，即允許結構產生地震損傷，帶來了震損結構安全性與性能評估的需求。為了合理評價地震損傷，需要有合理的地震損傷評估模型?，F有的模型大多為考慮變形和滯回耗能兩類性能指標，對應結構損傷的峰值與累積效應，并在此基礎上結合先驗性知識構造歸一化指標形式。

然而，此類基于物理、力學概念的地震損傷模型，可直接應用于信息較完備的數值模擬和試驗研究，在面對大型結構振動臺試驗和真實結構強震觀測時，將受制于數值建模的不確定性和觀測信息的不完備性。因此，地震工程領域經典的損傷評估模型，較難直接應用于在役工程結構的非線性損傷與抗震性態評估。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于數據驅動的鋼筋混凝土結構地震損傷量化評估方法，在結構關鍵非線性響應無法提前預知的情況下，利用結構健康監測數據，實現地震作用下的結構損傷量化評估。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于數據驅動的鋼筋混凝土結構地震損傷量化評估方法，包括以下步驟：

1)基于鋼筋混凝土結構健康監測數據，根據結構真實力學行為，識別反演結構線性參考模型，獲取結構線性剛度K_linear；

2)計算結構線性參考模型在與實際結構相同的地震激勵下的預測參考響應x^r；

3)通過結構健康監測獲取結構的真實響應x，并計算時域追蹤誤差r；

4)計算任意時刻下，時域追蹤誤差r的均方根值r_RMS、預測參考響應x^r的均方根值實際最大響應對應的等效剛度K_eff以及實際最大響應對應的滯回環線性回歸系數R²，并以構建結構地震損傷模型；

5)根據結構地震損傷模型計算損傷指數DI值，并據此評估結構地震損傷情況。

所述的步驟1)中，利用小震觀測數據與系統識別技術，可以構建結構線性參考模型以描述在役結構的初始抗震行為與線性狀態，具體為：

在小震工況下，結構的滯回行為處于線性狀態，對線性狀態下的滯回曲線進行擬合，建立健康狀態下的結構線性參考模型，識別得到結構線性剛度K_linear。

所述的步驟2)中，預測參考響應x^r通過系統識別的線性結構，計算相同地震激勵下的響應獲得。

所述的步驟2)中，在相同地震荷載輸入或作用力條件下，利用已知的參考模型計算得到預測參考響應分別對應位移、速度和加速度。

所述的步驟3)中，通過結構健康監測手段得到真實響應分別對應位移、速度和加速度，時域追蹤誤差r的表達式為：

該時域追蹤誤差r能較好的反映結構滯回狀態的發展與累積。