[发明专利]一种桥梁抗震可靠性分析方法

说明书

本发明涉及桥梁抗震技术领域，特别是一种桥梁抗震可靠性分析方法，包含以下步骤：S1.确定N个桥梁随机参数，生成B条地震波，获取每个桥梁随机参数的M个高斯插值点,建立A个桥梁结构有限元模型分析样本；S2.进行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.得到地震作用下桥梁系统的失效概率。本申请所述的一种桥梁抗震可靠性分析方法，能够分析地震作用下桥梁结构构件响应极值分布和微小失效概率，明确不同构件地震需求之间的相关特性，建立降维原理的复杂桥梁系统抗震可靠度理论方法，揭示桥梁系统地震作用下随机性能演化规律，同时有效地降低了桥梁抗震可靠性分析过程中计算量。

技术领域

本发明涉及桥梁抗震技术领域，特别是一种桥梁抗震可靠性分析方法。

背景技术

桥梁结构作为跨越江河、山谷或其他天堑障碍的交通枢纽，被广泛应用于铁路、公路干线中，在国民经济社会发展中发挥着举足轻重的作用。我国处于环太平洋地震带和亚欧地震带之间，地震频发，地震灾害是我国面临的最主要的自然灾害之一。随着桥梁结构服役性能要求的提高，地震灾害等强动力作用导致的安全风险显著增强。对于实际的地震波，其峰值、持时和频谱都具有非常强的随机性和非平稳性。另一方面，由于施工误差、制造缺陷以及统计样本有限，结构的参数也存在着显著的不确定性(定义为桥梁结构随机参数)，且材料的参数也存在显著的不确定性(定义为桥梁材料随机参数)。在结构和非平稳地震波双重不确定性影响下，结构的地震响应也必然存在显著的随机性。如何高效准确地评估桥梁结构在强震作用下的响应极值分布以及微小失效概率，成为桥梁结构抗震可靠性评估的核心问题。

考虑结构和非平稳地震波双重随机参数影响，应采用概率分析方法研究和评价桥梁结构的抗震性能。在概率分析方法中，结构抗震可靠性分析是评估结构抗震需求不超过相应极限承载力的主要概率方法。此外，对于存在多构件、多失效模式的大跨度桥梁结构，其随机响应分析一直是学者和工程技术人员面临的一大挑战。同时，大跨度桥梁作为一种高阶超静定结构，某一构件的失效并不意味着整个结构的失效，因此考虑构件相关特性的桥梁系统地震可靠度一直是研究的热点和难点。目前已有的求解方法主要受限于结构高维计算量以及相关构件的特性，急需提出一种新的有效而不失精度的桥梁结构系统地震可靠度分析方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有桥梁系统可靠度理论方法的不足，提供一种桥梁抗震可靠性分析方法，能够分析地震作用下桥梁结构构件响应极值分布和微小失效概率，明确不同构件地震需求之间的相关特性，建立降维原理的复杂桥梁系统抗震可靠度理论方法，揭示桥梁系统地震作用下随机性能演化规律，同时降低了桥梁抗震可靠性分析过程中计算量。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种桥梁抗震可靠性分析方法，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。

本申请所述的一种桥梁抗震可靠性分析方法，通过获取每个桥梁随机参数的M个高斯插值点，以此为基础，获得关键构件响应极值分数阶矩，进而得到桥梁系统的失效概率，能够分析地震作用下桥梁结构构件响应极值分布和微小失效概率，明确不同构件地震需求之间的相关特性，建立降维原理的复杂桥梁系统抗震可靠度理论方法，揭示桥梁系统地震作用下随机性能演化规律，同时将桥梁随机参数分布降维为M个高斯插值点，进而有效地降低了桥梁抗震可靠性分析过程中计算量。

优选地，步骤S1包含以下步骤；