[发明专利]落石撞击桥梁失效概率分析方法、电子设备和存储介质

说明书

本发明提供一种落石撞击桥梁失效概率分析方法、电子设备和存储介质，方法包括：获取边坡基本参数和落石初始参数；获得落石最终撞击桥墩的撞击参数；建立满足预设条件的落石撞击参数高维联合概率分布模型；建立满足预设要求的落石撞击桥梁后墩柱剩余承载能力模型；计算撞击后墩柱的损伤指标；获取落石撞击桥墩后发生倒塌的概率；统计可能撞击到桥墩的落石数量，并计算落石撞击桥墩的概率；基于随机的落石初始参数，将可能撞击到桥墩的落石依质量轻重依序分为多个等级，并计算落石在对应等级的概率；获取桥梁处可能发生落石崩塌的概率；计算桥梁受落石撞击后的失效概率。采用本发明的方法，能够量化桥梁在落石撞击下的失效风险，提高其拟合精度。

技术领域

本发明涉及桥梁安全技术领域，尤其涉及一种落石撞击桥梁失效概率分析方法、电子设备和存储介质。

背景技术

伴随着我国经济快速发展，我国交通基础设施建设取得了举世瞩目的成就。桥梁结构作为交通基础设施的核心组成，在西部艰险山区极为常见。近些年来，频发的自然灾害(山体崩塌、泥石流等)所导致的落石撞击桥梁事故常有发生，严重威胁桥梁结构服役安全。

因此，对落石撞击下桥梁结构失效概率进行分析，是提高桥梁结构在极端冲击作用下服役安全性的必要基础性工作，对于桥梁结构的规划、设计、建造和运营维护具有重要意义。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

目前的研究中，落石撞击下桥梁结构以确定性指定事件分析居多，鲜有研究探讨落石撞击下桥梁结构的失效概率和可靠性；另外，综合考虑地质灾害、落石撞击参数联合影响与灾害发生概率的研究少之又少。

即使存在很少量的落石撞击下桥梁结构的失效概率研究，其方法主要有以下步骤：①建立精细化桥梁结构有限元模型；②通过响应曲面分析方法得到代理模型；③基于蒙特卡罗抽样，计算得到桥梁结构的失效概率。现有计算方法没有将现实情况中的落石撞击参数联合考虑其中，并且采用响应面分析法，无法解决高次(次数≥3)问题的拟合，并无法反映三个及三个以上落石撞击参数的联合作用影响，代理模型拟合精度受到严格限制，计算结果与实际落石撞击情况不符，无法给予桥梁结构防灾减灾等方面有效的指导建议。

因此需要一种落石撞击桥梁失效概率分析方法、电子设备和存储介质，以至少部分地解决上述技术问题。

发明内容

鉴于此，本发明实施例提供了一种落石撞击桥梁失效概率分析方法、电子设备和存储介质，可以量化桥梁在落石撞击下的失效风险，提高其拟合精度。

本发明的第一方面提供了一种落石撞击桥梁失效概率分析方法，该方法包括以下步骤：

根据桥址确定危险边坡和潜在的落石源，获取边坡基本参数和落石初始参数；

采用正交试验设计方法对所述落石初始参数进行工况设计，获得落石初始参数数据集；对所述落石初始参数数据集进行轨迹模拟，获得落石最终撞击桥墩的撞击参数；其中，所述落石最终撞击桥墩的撞击参数包括撞击速度、撞击高度、撞击角度和落石转速；

建立满足预设条件的落石撞击参数高维联合概率分布模型；

建立满足预设要求的落石撞击桥梁后墩柱剩余承载能力模型；

基于所述落石初始参数进行随机抽样，获得随机的落石初始参数；

基于所述满足预设条件的落石撞击参数高维联合概率分布模型，将所述随机的落石初始参数作为输入参数，对所述落石最终撞击桥墩的撞击参数进行多目标预测输出，获得第一预测输出结果；

基于所述满足预设要求的落石撞击桥梁后墩柱剩余承载能力模型，将所述第一预测输出结果中的撞击速度、撞击高度、撞击角度、落石转速和落石质量作为输入参数，对撞击后墩柱剩余承载能力进行单目标预测输出，获得第二预测输出结果；