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专利号: 2024107044235
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于残余承载力桥墩抗车撞易损性的评估方法,其特征在于,包括以下评估步骤:S1、通过有限元分析获得桥墩在各个设计参数的共同作用下,桥墩被车辆撞击之后的残余承载力Pr和桥墩未被撞击时的原始承载力Pm,并存储在数据库中;各个设计参数分别为:车辆撞击速度v、车辆质量m、桥墩的混凝土抗压强度fc、桥墩的纵筋屈服强度fy、桥墩的纵筋配筋率ρ,以及车辆与桥墩的撞击角度θ;

S2、建立车辆桥墩碰撞模型,并用数据库中的数据对车辆桥墩碰撞模型进行训练,训练完成后的车辆桥墩碰撞模型表示如下:;

其中,D表示桥墩被车辆撞击后的损伤指标;

S3、按照设定的损伤指标取值范围,将被车辆撞击后的桥墩的损伤状态依次分为:轻微损伤B1、中度损伤B2、严重损伤B3和倒塌B4;

S4、给定一个车辆撞击速度v和/或车辆质量m,并从数据库中随机抽取N份该车辆撞击速度v和/或该车辆质量m对应的样本,通过车辆桥墩碰撞模型计算该N份样本的损伤状态,并通过易损性计算公式计算该车辆撞击速度v和/或该车辆质量m下桥墩处于各个损伤状态的概率,该概率即表示桥墩的易损性;易损性计算公式表示如下:;

其中, 表示被车辆撞击后处于第i种损伤状态的概率; 表示N份样本中第i种损伤状态所占的样本数量,i=1,2,3,4。

2.根据权利要求1所述的基于残余承载力桥墩抗车撞易损性的评估方法,其特征在于,轻微损伤B1的损伤指标取值范围为[0,0.2);

中度损伤B2的损伤指标取值范围为[0.2,0.5);

严重损伤B3的损伤指标取值范围为[5,0.8);

倒塌B4的损伤指标取值范围为[0.8,1.0]。

3.根据权利要求1或2所述的基于残余承载力桥墩抗车撞易损性的评估方法,其特征在于,所述桥墩的混凝土抗压强度fc、桥墩的纵筋屈服强度fy、桥墩的纵筋配筋率ρ,以及车辆与桥墩的撞击角度θ均服从高斯分布。

4.根据权利要求3所述的基于残余承载力桥墩抗车撞易损性的评估方法,其特征在于,2

所述桥墩的混凝土抗压强度fc服从期望为40MPa,方差为(5MPa) 的高斯分布;

2

桥墩的纵筋屈服强度fy服从期望为400MPa,方差为(50MPa) 的高斯分布;

‑2 2

桥墩的纵筋配筋率ρ服从期望为0.01335,方差为(0.33×10 ) 的高斯分布;车辆与桥2

墩的撞击角度θ服从期望为15°,方差为(4.5°) 的高斯分布。

5.根据权利要求2所述的基于残余承载力桥墩抗车撞易损性的评估方法,其特征在于,重复按照步骤S4的内容进行操作,以获得各个损伤状态在不同车辆撞击速度v和/或不同该车辆质量m下的易损性;设定车辆撞击速度v和该车辆质量m均为连续随机变量,则通过易损性计算公式即可获得各个损伤状态的易损性变化函数。

6.根据权利要求4所述的基于残余承载力桥墩抗车撞易损性的评估方法,其特征在于,在进行有限元分析时,首先开展低速落锤冲击钢筋混凝土梁的冲击试验,获得钢筋混凝土梁的应变曲线;接着基于有限元分析软件LS‑DYNA,结合冲击试验、现有桥墩设计数据,以及钢筋混凝土梁的应变曲线,建立钢筋混凝土桥墩落锤冲击有限元模型,然后将各个设计参数输入到该钢筋混凝土桥墩落锤冲击有限元模型中进行有限元分析。

7.根据权利要求6所述的基于残余承载力桥墩抗车撞易损性的评估方法,其特征在于,在进行有限元分析之前,会先收集各个设计参数的具体数值,并将这些收集到的数值记为原始数据;接着对原始数据的数据量进行扩充,以获得设定数量的扩充数据;然后对原始数据和扩充数据进行有限元分析,以获得对应的残余承载力Pr和原始承载力Pm,并存储在数据库中。

8.根据权利要求7所述的基于残余承载力桥墩抗车撞易损性的评估方法,其特征在于,通过增广均匀设计算法对原始数据的数据量进行扩充。

9.根据权利要求5所述的基于残余承载力桥墩抗车撞易损性的评估方法,其特征在于,

6 8

N的取值范围为[10 ,10]。