[发明专利]一种桥梁抗震可靠性分析方法

权利要求书

1.一种桥梁抗震可靠性分析方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1.确定N个桥梁随机参数，并生成代表桥梁随机性的B条地震波，获取每个桥梁随机参数的M个高斯插值点,并据此建立A个桥梁结构有限元模型分析样本, A=M·N；

S2.将B条地震波结合A个桥梁结构有限元模型分析样本进行A·B次桥梁确定性动态响应分析，获得关键构件响应极值分数阶矩；

S3.基于关键构件响应极值分数阶矩得到地震作用下各个关键构件的失效概率以及可靠度指标，进而得到桥梁系统的失效概率；

其中，步骤S1包含以下步骤；

S11.确定N个桥梁随机参数及每个桥梁随机参数分布形式，并考虑地震波相位随机生成B条地震波；

S12.依据桥梁随机参数分布形式，选择相应的高斯多项式，确定高斯权重和积分点；

S13.将桥梁随机参数根据积分点生成插值点，每个桥梁随机参数对应生成M个插值点；

S14. 根据桥梁结构及材料的设计资料，建立桥梁三维有限元模型，生成各个桥梁随机参数M个高斯插值点下的桥梁有限元模型分析样本，共A个桥梁结构有限元模型分析样本；

在步骤S14之前还具有三维有限元模型验证步骤，具体为：

A1：对每个桥梁结构随机参数取用中位值；

A2：利用至少两个非线性有限元分析软件分别建立桥梁三维有限元模型，将中位值分别输入所有桥梁三维有限元模型进行模态分析，并将至少两个非线性有限元分析软件得到的结果进行对比，以验证桥梁三维有限元模型的正确性；

之后在步骤S14中，用高斯插值点值代替所述中位值，进而建立A个桥梁结构有限元模型分析样本；

步骤S2具体包含以下步骤：

S21：将B条地震波与A个桥梁结构有限元模型分析样本相结合，进行非线性动力分析，获取桥梁结构关键构件响应极值及关键构件响应极值任意阶矩；

S22：基于关键构件响应极值任意阶矩得到关键构件响应极值分数阶矩，所述关键构件包括桥墩、桥塔、支座、主梁及拉索；

所述步骤S3具体包含以下步骤：

S31：根据变形破坏准则或强度破坏准则，分别确定各个关键构件的损伤指标，并根据最大熵原理，结合关键构件响应极值分数阶矩，得到关键构件的概率密度函数；

S32：将关键构件的概率密度函数与各个关键构件损伤指标以及各个关键构件失效状态相结合，得到地震作用下各个关键构件的失效概率；

S33：运用条件边缘概率密度乘积法方法，考虑各个关键构件失效模式之间的相关特性，将各个关键构件失效概率进行组合，得到桥梁系统的失效概率。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁抗震可靠性分析方法，其特征在于，

桥梁随机参数包含桥梁结构随机参数和桥梁材料随机参数，桥梁结构随机参数包括混凝土容重随机参数、构件整体尺寸随机参数以及阻尼比随机参数，材料包括混凝土弹性模量随机参数、混凝土抗压强度随机参数和钢筋屈服强度随机参数，

步骤S1中确定N个桥梁随机参数具体为：归纳总结现有桥梁结构参数的随机性和材料参数的随机性，并得到桥梁随机参数数据库，并基于所述桥梁随机参数数据库获取N个桥梁随机参数，并确定每个桥梁随机参数分布形式，其中，N个桥梁随机参数包括N1个桥梁结构随机参数和N2个桥梁材料随机参数。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁抗震可靠性分析方法，其特征在于，

步骤S1中生成代表桥梁随机性的B条地震波具体为：

结合桥梁桥址的实际场地土层参数，确定功率谱模型，根据多维多点非平稳地震波三角级数法地震波合成理论，考虑地震波相位随机，将地震波频域功率谱转化为时域地震波，并基于时域地震波合成B条人工地震波。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁抗震可靠性分析方法，其特征在于，

在步骤S31中，根据最大熵原理得到双循环优化函数，通过寻找双循环优化函数的最小值优化函数中的分数阶数α和拉格朗日乘子λ，将将优化得到分数阶数α和拉格朗日乘子λ带入关键构件响应极值的估计概率密度函数，得到关键构件的概率密度函数。