[发明专利]跨河谷地形桥梁地震反应分析方法、装置及终端设备

权利要求书

1.一种跨河谷地形桥梁地震反应分析方法，其特征在于，包括：

建立沿河谷横断面的二维有限元模型，为所述二维有限元模型设置土体材料属性，所述土体材料属性包含剪切波速、压缩波速、阻尼比、泊松比和弹性模量；

基于Rayleigh波在土体内的解析解，求解所述二维有限元模型中自由场土体节点的解析解；

基于所述自由场土体节点的解析解计算所述二维有限元模型的第一等效力荷载，根据所述第一等效力荷载确定所述二维有限元模型中任意节点的地震动时程响应；

根据所述二维有限元模型建立三维土体模型，基于所述三维土体模型构建河谷-桥梁三维模型；

根据所述二维有限元模型中任意节点的地震动时程响应确定所述河谷-桥梁三维模型的第二等效力荷载，并基于所述第二等效力荷载确定所述河谷-桥梁三维模型的地震动时程响应；

所述基于Rayleigh波在土体内的解析解，求解所述二维有限元模型中自由场土体节点的解析解，包括：根据Rayleigh波解析解和预设水平地震动时程，计算地表原始计算点的位移时程响应，所述位移时程响应包括所述原始计算点的竖向位移时程以及与所述原始计算点沿深度变化的预设范围内节点的水平位移和竖向位移；通过傅里叶变换将所述原始计算点的位移时程响应转换为基于频率的频率位移响应，以及将Rayleigh波解析解变换为基于频率的公式，得到Rayleigh波基于频率的传递函数；通过所述频率位移响应和所述传递函数，确定任意节点基于频率的位移响应；对所述任意节点基于频率的位移响应进行傅里叶变换，得到该任意节点基于时域的位移时程；根据任意节点基于时域的位移时程，通过Newmark-β法计算该任意节点的速度时程和加速度时程，生成Rayleigh波自由场时程；

所述根据所述二维有限元模型建立三维土体模型，基于所述三维土体模型构建河谷-桥梁三维模型，包括：在保证峡谷地形不发生改变的前提下，对所述二维有限元模型进行拉伸，采用3D实体单元对土体进行三维模拟，得到三维土体模型，所述三维土体模型的土体材料属性与所述二维有限元模型的土体材料属性一致；建立拱桥模型，将所述拱桥模型设置在三维土体模型中的河谷上方，得到河谷-桥梁三维模型，拱桥与土体连接的节点采用刚化固结的方式进行连接；

所述根据所述二维有限元模型中任意节点的地震动时程响应确定所述河谷-桥梁三维模型的第二等效力荷载，并基于所述第二等效力荷载确定所述河谷-桥梁三维模型的地震动时程响应，包括：确定所述河谷-桥梁三维模型中Г₃和上节点的沿河谷横向的平面坐标与所述二维有限元模型中各节点在同一平面坐标系下的对应关系；表示截取河谷-桥梁三维模型以外的土体所在的区域，表示所述河谷-桥梁三维模型中感兴趣的地形区域，区域和区域的交界面定义为区域Г₃；根据该对应关系，将所述二维有限元模型中任意节点的地震动时程响应作为所述河谷-桥梁三维模型Г₃和上对应节点的时程响应，通过区域缩减法计算所述河谷-桥梁三维模型的第二等效力荷载；基于所述第二等效力荷载对所述河谷-桥梁三维模型进行加载，计算得到所述河谷-桥梁三维模型的地震动时程响应。

2.如权利要求1所述的跨河谷地形桥梁地震反应分析方法，其特征在于，所述建立沿河谷横断面的二维有限元模型，为所述二维有限元模型设置土体材料属性，包括：

选择包含深切河谷地形的矩形目标区域，并构建所述矩形目标区域的二维有限元模型；

为所述二维有限元模型设置土体材料属性。