1.一种近断层区域桥梁地震风险的快速评估方法,其特征在于,包括以下步骤:A1、构建关联桥梁自振周期与地震风险概率的风险谱函数;
A2、通过地震风险概率函数计算得到指定断层距的桥梁在各个损伤状态下的地震风险概率;
A3、将通过地震风险概率函数计算得到的地震风险概率数据导入到风险谱函数中,计算得到待定参数的确定值;接着将待定参数的确定值作为已知值赋予对应待定参数,并将获取的地震风险概率数据导入赋值后的风险谱函数中计算,从而更新待定参数的确定值;
A4、将更新后的待定参数的确定值作为已知值赋予相应的待定参数,从而得到基于桥梁自振周期与位于相应断层距的桥梁在不同损伤状态下的风险谱函数,即预测模型;使用预测模型对桥梁的地震风险进行预测,进而通过对应的地震风险值确定该桥梁的抗震性能。
2.根据权利要求1所述的一种近断层区域桥梁地震风险的快速评估方法,其特征在于,所述风险谱函数为分段函数,分段函数的计算公式如下:其中,R表示所对应不同自振周期的桥梁发生
相应损伤状态的地震风险值;Rmax表示地震风险最大值;c1表示风险谱函数上升段截距;c2表示风险谱函数上升段斜率;t1表示风险谱函数平台段起始点所对应的桥梁自振周期;t2表示风险谱函数平台段结束点所对应的桥梁自振周期;α表示风险谱函数下降段的幂指数;T表示桥梁的自振周期。
3.根据权利要求2所述的一种近断层区域桥梁地震风险的快速评估方法,其特征在于,构建由近场地震危险性函数H(x)和桥梁结构的易损性函数F(x)组成的地震风险概率函数;
所述地震风险概率函数为:
其中,Risk为地震风险概率值,H(x)为近场地震危险性函数,F(x)为桥梁结构的易损性函数,x表示地震波强度值。
4.根据权利要求3所述的一种近断层区域桥梁地震风险的快速评估方法,其特征在于,所述近场地震危险性函数计算如下:A21、选择指定断层作为研究对象,选择位于该断层中线上的场地进行危险性分析,并获取对应场地沿着破裂带方向的震中与震源之间的距离S,断层与震中和场地连线之间的夹角θ,破裂带和场地之间的最短距离DS‑S,即断层距,并将S、θ和DS‑S带入pPL和pNP中计算,所述pPL和pNP的计算公式如下:其中,pPL为脉冲地震波的发生概率;pNP
为远场地震波的发生概率;下标PL表示存在脉冲地震波,属于脉冲地震波;下标NP表示不存在脉冲地震波,属于远场地震波;e为纳皮尔常数;
A22、接着将pPL和pNP的计算结果带入p(IM>x|M,G,Z)中计算,计算公式如下:其中,p(IM>x|M,G,Z)表示在确
定M、G和Z的前提条件下,地震动强度指标IM大于x的概率;M为对应地震波的震级大小;G为桥梁到震源的距离,即震中距;Z为向量,包含了定义场地与震源之间相对位置的所有几何信息;x表示地震波强度值; 表示在脉冲场中地震动强度指标IM大于x的概率;
表示在远场中地震动强度指标IM大于x的概率;
A23、然后将p(IM>x|M,G,Z)的计算结果带入近场地震危险性函数H(x)中,所述近场地震危险性函数H(x)如下:其中,v为指定断层年平均地震动发生率;f
(M,G,Z)为地震动联合概率密度函数。
5.根据权利要求4所述的一种近断层区域桥梁地震风险的快速评估方法,其特征在于,所述桥梁结构的易损性函数计算过程如下:A24、首先选取指定桥梁作为研究对象,按照预定划分标准将桥梁结构的损伤状态划分为轻微损伤、中等损伤、严重损伤和倒塌;并计算P(PL|IM=x)和P(NP|IM=x),计算公式如下:其中,P(PL|IM=x)表示在地震波强度值为x时,脉冲地震波的条件发生概率;P(NP|IM=x)表示在地震波强度值为x时,远场地震波的条件发生概率,H(x)total为总近场地震危险性函数;
A25、接着将P(PL|IM
=x)和P(NP|IM=x)的计算结果带入P[D≥C|IM=x]中计算,所述P[D≥C|IM=x]的计算公式如下:其中,P(D≥C|IM=x)表示在地震强度值为x时
桥梁结构发生相应损伤状态的概率,P(D≥C|IMPL=x)表示在脉冲场中的地震波强度值为x的条件下,桥梁结构发生特定损伤状态的概率;P(D≥C|IMNP=x)表示在远场中的地震波强度值为x的条件下,桥梁结构发生特定损伤状态的概率;
所述P(D≥C|IM=x)即为所述桥梁结构的易损性函数F(x),如下式所示:其中,D表示桥梁结构在地震作用下的结构响应,C是桥梁结构对应于各个损伤状态的性能水平。
6.根据权利要求5所述的一种近断层区域桥梁地震风险的快速评估方法,其特征在于,步骤A3的操作过程具体如下:
A31、将计算得到的易损性函数F(x)的数值和近场地震危险性函数H(x)的数值带入地震风险概率函数中计算,进而得到地震风险概率函数值;
A32、接着将地震风险概率函数值作为不同自振周期的桥梁发生相应损伤状态的地震风险值R,再将R带入到风险谱函数中计算,以得到待定参数Rmax、c1、c2、t1、t2和α的确定值;
A33、将Rmax、c1、c2、t1、t2和α的确定值带入所述风险谱函数中,以形成待定参数有确定值的风险谱函数;
A34、将A32中获得的地震风险概率函数值带入A33中形成的待定参数有确定值的风险谱函数中进行计算,以更新待定参数Rmax、c1、c2、t1、t2和α的确定值。