一种桥梁安全性评估方法和系统技术方案

本发明专利技术公开一种桥梁安全性评估方法和系统，该发明专利技术首先获取震害指数，根据震害指数确定桥梁的震害评估结果，然后根据所述震害评估结果确定桥梁的关键构件的损伤状态，最后根据所有所述关键构件的损伤状态确定单体桥梁的结构损伤状态，此方法实现了两次评估，既解决了评估精度问题，又有效地解决了评估效率问题。另外，采用群体性修正法将所述单体桥梁的结构损伤状态转化到对同一类型群体桥梁的安全性评估，提高了对桥梁评估的效率。

Bridge safety evaluation method and system

The invention discloses a bridge safety evaluation method and system, the invention first obtains the damage index, according to earthquake damage index evaluation results determine the bridge, then according to the damage state of the key components of the bridge to determine the damage assessment results, and finally determine the structure damage state of single bridge according to the damage state of the key components of all the this method is implemented, the two assessment, not only solves the evaluation precision problem, and effectively solves the problem of efficiency evaluation. In addition, the structural damage state of the single body bridge is transformed into the safety assessment of the same type of bridge using the group correction method, and the efficiency of the bridge evaluation is improved.

【技术实现步骤摘要】
一种桥梁安全性评估方法和系统
本专利技术涉及桥梁安全性诊断领域，特别是涉及一种桥梁安全性评估方法和系统。
技术介绍
交通运输基础设施是维持现代社会生产和生活运转的重要生命线工程，而桥梁则是交通系统的核心设施。国内外破坏性地震的震害反复表明，在地震中桥梁表现出非常大的脆弱性，极易破坏或失效。可见，这些在地震中破坏、倒塌的桥梁大多为服役多年的老旧桥梁，它们已经成为抗震减灾中十分薄弱的环节。一方面，地震后桥梁等交通基础设施担负着极其重要的地震应急功能，震后桥梁实际的安全性、通行能力处于什么状态、是否具备服务功能、失效影响范围如何成为必需回答的问题。另一方面，如果震前就对那些抗震性能较差或存在病害的服役桥梁进行抗震加固，提升桥梁的抗震能力，无疑将有效地减轻桥梁的地震破坏与失效。这些都要求对桥梁结构在地震后的实际安全性做出评价，它是减轻地震灾害损失、制定应急救灾计划和开展救灾行动的基础，将为政府组织救灾和恢复重建提供有力的技术支撑。目前，常用的桥梁地震安全性评估方法主要有经验统计法、规范校核法、Pushover方法等。经验统计法是先根据历史震害经验、桥梁抗震知识及桥梁样本所提供的资料，选择影响桥梁震害的主要因素，再根据大量样本进行各影响因素的影响方式和权值的统计回归，建立桥梁震害经验公式的一种地震安全性评价方法。规范校核法是先依据规范中的有关规定计算桥梁的地震作用，然后将地震效应与恒载效应组合，得到结构构件的内力，将此内力与结构构件的抗力相比较，从而给出桥梁结构的震害等级。Pushover方法是建立在非线性静力分析基础之上，通过计算结构的非线性变形能力，评价桥梁的抗震性能，并且可以给出结构的破损倒塌机制，从而发现结构的抗震薄弱环节。经验统计法的缺点是该方法是在大量统计数据和对桥梁震害有丰富经验的基础上，来取舍各影响因素及其相互作用的，若两者缺其一，其计算结果误差可能会比较大。规范校核法的缺点是因缺少统计数据，材料的真实强度通常以名义强度代替，从而产生误差。Pushover方法的缺点是由于其技术要求比较高、计算工作量较大且结果处理繁杂，因此不便于应用于工程实际，且不适合结构的群体性评估。此外，现有的评估方法指标体系针对性不强，如桥墩损伤评估指标没有考虑轴压比的影响；通常从单一构件来判别桥梁结构损伤状态；对影响结构的损伤状态的一些因素如桥跨数、使用年限、斜交角度等没有统一的修正方法，上述因素必然会造成评估结果的偏差。针对上述经验统计法、规范校核法或Pushover方法中的桥梁地震安全性评估技术存在的不足，如何克服上述不足，是目前桥梁地震安全性评估急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种桥梁安全性评估方法和系统，克服了传统方法对桥梁地震安全性评估精度低和效率低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种桥梁安全性评估方法，该方法包括以下步骤：获取震害指数；根据震害指数确定桥梁的震害评估结果；根据所述震害评估结果确定桥梁的关键构件的损伤状态；根据所有所述关键构件的损伤状态确定单体桥梁的结构损伤状态。可选的，还包括：采用群体性修正法将所述单体桥梁的结构损伤状态转化到对同一类型群体桥梁的安全性评估；所述群体修正法包括桥梁跨数修正法、使用年代修正法、斜交角度修正法中至少一者；所述桥梁跨数修正法的公式为：其中，Cn为桥梁跨数修正系数，N为桥梁跨数；使用年代修正法的公式为：Ct＝1+0.00145×t+2.9257×10-5×t2，其中，Ct为年代修正系数，t为使用年限；斜交角度修正法的公式为：其中，Ca为斜交角度修正系数，θ为斜交角度。可选的，所述根据所述震害评估结果确定桥梁的关键构件的损伤状态，具体包括：根据震害评估结果建立桥梁结构有限元模型；采用反应谱或非线性时程法对桥梁结构有限元模型进行地震反应分析；根据地震反应分析确定桥梁关键构件的地震反应结果；根据所述桥梁关键构件的地震反应结果获取当前支座橡胶层总厚度Σt、当前橡胶支座水平剪切位移X0；根据所述桥梁关键构件的地震反应结果获取当前墩顶位移反应u、当前桥墩的高度h；根据所述当前支座橡胶层总厚度Σt和所述当前橡胶支座水平剪切位移X0确定支座的损伤状态；根据所述当前墩顶位移反应u、当前桥墩的高度h、桥墩的损伤状态对照表确定桥墩的损伤状态。可选的，所述根据所述当前支座橡胶层总厚度Σt和所述当前橡胶支座水平剪切位移X0确定支座的损伤状态，具体包括：根据公式γ＝X0/Σt确定当前支座剪切变形γ；根据所述当前支座剪切变形γ确定支座的损伤状态。可选的，所述根据所述当前墩顶位移反应u、当前桥墩的高度h、桥墩的损伤状态对照表确定桥墩的损伤状态之前，还包括：从数据库中获取不同损伤状态下的桥墩墩顶位移角样本；对所述不同损伤状态下的桥墩墩顶位移角样本进行多项式拟合确定墩顶容许位移角的轴压比修正公式：其中，Dm为修正后的墩顶容许位移角，K为轴压比修正系数；Dk为墩顶位移角基准容许值；N为轴压比；为墩顶位移角均值；根据所述墩顶容许位移角的轴压比修正公式确定桥墩的损伤状态对照表；所述Dk墩顶位移角基准容许值是通过桥墩墩顶位移角样本进行分布拟合确定的。可选的，根据所述当前墩顶位移反应u、当前桥墩的高度h、桥墩的损伤状态对照表确定桥墩的损伤状态，具体包括：根据公式d＝u/h确定当前墩顶位移角d；所述当前墩顶位移角d通过所述桥墩的损伤状态对照表确定桥墩的损伤状态。可选的，所述根据所有所述关键构件的损伤状态确定单体桥梁的结构损伤状态，具体包括：根据所有所述桥墩的损伤状态确定桥墩的总损伤状态的值Dpier，根据所有所述支座的损伤状态确定支座的总损伤状态的值Dbearing；将Dpier和Dbearing带入桥梁的结构损伤状态转换公式确定桥梁的结构损伤状态的值DSystem，(0.75Dpier+0.25Dbearing)的小数部分按照四舍五入进行取值后确定DSystem；根据桥梁的结构损伤状态的值DSystem确定单体桥梁的结构损伤状态。本专利技术还提供了一种桥梁安全性评估系统，该系统包括：获取模块，用于获取震害指数；第一确定模块，用于根据震害指数确定桥梁的震害评估结果；第二确定模块，用于根据所述震害确定结果确定桥梁的关键构件的损伤状态；第三确定模块，用于根据所有所述关键构件的损伤状态确定单体桥梁的结构损伤状态。可选的，所述第二确定模块具体包括：模型建立单元，用于根据震害评估结果建立桥梁结构有限元模型；分析单元，用于采用反应谱或非线性时程法对桥梁结构有限元模型进行地震反应分析；地震反应结果确定单元，用于根据地震反应分析确定桥梁关键构件的地震反应结果；支座获取单元，用于根据所述桥梁关键构件的地震反应结果获取当前支座橡胶层总厚度Σt、当前橡胶支座水平剪切位移X0；桥墩获取单元，用于根据所述桥梁关键构件的地震反应结果获取当前墩顶位移反应u、当前桥墩的高度h；支座损伤确定单元，用于根据所述当前支座橡胶层总厚度Σt、所述当前橡胶支座水平剪切位移X0确定支座的损伤状态；桥墩损伤确定单元，用于根据所述当前墩顶位移反应u、当前桥墩的高度h、桥墩的损伤状态对照表确定桥墩的损伤状态。可选的，所述第三确定模块具体包括：第一数值转换单元，用于根据所有所述桥墩的损伤状态确定桥墩的总损伤状态的值Dpier，根据所有所述支座的损本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁安全性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：获取震害指数；根据震害指数确定桥梁的震害评估结果；根据所述震害评估结果确定桥梁的关键构件的损伤状态；根据所有所述关键构件的损伤状态确定单体桥梁的结构损伤状态。

【技术特征摘要】
1.一种桥梁安全性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：获取震害指数；根据震害指数确定桥梁的震害评估结果；根据所述震害评估结果确定桥梁的关键构件的损伤状态；根据所有所述关键构件的损伤状态确定单体桥梁的结构损伤状态。2.根据权利要求1所述的桥梁安全性评估方法，其特征在于，还包括：采用群体性修正法将所述单体桥梁的结构损伤状态转化到对同一类型群体桥梁的安全性评估；所述群体修正法包括桥梁跨数修正法、使用年代修正法、斜交角度修正法中至少一者；所述桥梁跨数修正法的公式为：其中，Cn为桥梁跨数修正系数，N为桥梁跨数；使用年代修正法的公式为：Ct＝1+0.00145×t+2.9257×10-5×t2，其中，Ct为年代修正系数，t为使用年限；斜交角度修正法的公式为：其中，Ca为斜交角度修正系数，θ为斜交角度。3.根据权利要求1所述的桥梁安全性评估方法，其特征在于，所述根据所述震害评估结果确定桥梁的关键构件的损伤状态，具体包括：根据震害评估结果建立桥梁结构有限元模型；采用反应谱或非线性时程法对桥梁结构有限元模型进行地震反应分析；根据地震反应分析确定桥梁关键构件的地震反应结果；根据所述桥梁关键构件的地震反应结果获取当前支座橡胶层总厚度Σt、当前橡胶支座水平剪切位移X0；根据所述桥梁关键构件的地震反应结果获取当前墩顶位移反应u、当前桥墩的高度h；根据所述当前支座橡胶层总厚度Σt和所述当前橡胶支座水平剪切位移X0确定支座的损伤状态；根据所述当前墩顶位移反应u、当前桥墩的高度h、桥墩的损伤状态对照表确定桥墩的损伤状态。4.根据权利要求3所述的桥梁安全性评估方法，其特征在于，所述根据所述当前支座橡胶层总厚度Σt和所述当前橡胶支座水平剪切位移X0确定支座的损伤状态，具体包括：根据公式γ＝X0/Σt确定当前支座剪切变形γ；根据所述当前支座剪切变形γ确定支座的损伤状态。5.根据权利要求3所述的桥梁安全性评估方法，其特征在于，所述根据所述当前墩顶位移反应u、当前桥墩的高度h、桥墩的损伤状态对照表确定桥墩的损伤状态之前，还包括：从数据库中获取不同损伤状态下的桥墩墩顶位移角样本；对所述不同损伤状态下的桥墩墩顶位移角样本进行多项式拟合确定墩顶容许位移角的轴压比修正公式：其中，Dm为修正后的墩顶容许位移角，K为轴压比修正系数；Dk为墩顶位移角基准容许值；N为轴压比；为墩顶位移角均值；根据所述墩顶容许位移角的轴压比修正公式确定桥墩的损伤状态对照表；所述Dk墩顶位移角基准容许值是通过桥墩墩顶位移角样本进行分布拟合确定的。6.根据权利要求5所述的桥梁安全性评估方法，其特征在于，根据所述当前墩顶位移反应u、当前桥墩的高度h、桥墩...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙广俊，章世祥，李鸿晶，刘成才，姜保宋，吴炳延，刘同康，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32