本發(fā)明涉及橋梁安全性診斷領(lǐng)域，特別是涉及一種橋梁安全性評估方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施是維持現(xiàn)代社會生產(chǎn)和生活運轉(zhuǎn)的重要生命線工程，而橋梁則是交通系統(tǒng)的核心設(shè)施。國內(nèi)外破壞性地震的震害反復(fù)表明，在地震中橋梁表現(xiàn)出非常大的脆弱性，極易破壞或失效。可見，這些在地震中破壞、倒塌的橋梁大多為服役多年的老舊橋梁，它們已經(jīng)成為抗震減災(zāi)中十分薄弱的環(huán)節(jié)。一方面，地震后橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施擔(dān)負(fù)著極其重要的地震應(yīng)急功能，震后橋梁實際的安全性、通行能力處于什么狀態(tài)、是否具備服務(wù)功能、失效影響范圍如何成為必需回答的問題。另一方面，如果震前就對那些抗震性能較差或存在病害的服役橋梁進(jìn)行抗震加固，提升橋梁的抗震能力，無疑將有效地減輕橋梁的地震破壞與失效。這些都要求對橋梁結(jié)構(gòu)在地震后的實際安全性做出評價，它是減輕地震災(zāi)害損失、制定應(yīng)急救災(zāi)計劃和開展救災(zāi)行動的基礎(chǔ)，將為政府組織救災(zāi)和恢復(fù)重建提供有力的技術(shù)支撐。目前，常用的橋梁地震安全性評估方法主要有經(jīng)驗統(tǒng)計法、規(guī)范校核法、Pushover方法等。經(jīng)驗統(tǒng)計法是先根據(jù)歷史震害經(jīng)驗、橋梁抗震知識及橋梁樣本所提供的資料，選擇影響橋梁震害的主要因素，再根據(jù)大量樣本進(jìn)行各影響因素的影響方式和權(quán)值的統(tǒng)計回歸，建立橋梁震害經(jīng)驗公式的一種地震安全性評價方法。規(guī)范校核法是先依據(jù)規(guī)范中的有關(guān)規(guī)定計算橋梁的地震作用，然后將地震效應(yīng)與恒載效應(yīng)組合，得到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力，將此內(nèi)力與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力相比較，從而給出橋梁結(jié)構(gòu)的震害等級。Pushover方法是建立在非線性靜力分析基礎(chǔ)之上，通過計算結(jié)構(gòu)的非線性變形能力，評價橋梁的抗震性能，并且可以給出結(jié)構(gòu)的破損倒塌機(jī)制，從而發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的抗震薄弱環(huán)節(jié)。經(jīng)驗統(tǒng)計法的缺點是該方法是在大量統(tǒng)計數(shù)據(jù)和對橋梁震害有豐富經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，來取舍各影響因素及其相互作用的，若兩者缺其一，其計算結(jié)果誤差可能會比較大。規(guī)范校核法的缺點是因缺少統(tǒng)計數(shù)據(jù)，材料的真實強(qiáng)度通常以名義強(qiáng)度代替，從而產(chǎn)生誤差。Pushover方法的缺點是由于其技術(shù)要求比較高、計算工作量較大且結(jié)果處理繁雜，因此不便于應(yīng)用于工程實際，且不適合結(jié)構(gòu)的群體性評估。此外，現(xiàn)有的評估方法指標(biāo)體系針對性不強(qiáng)，如橋墩損傷評估指標(biāo)沒有考慮軸壓比的影響；通常從單一構(gòu)件來判別橋梁結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)；對影響結(jié)構(gòu)的損傷狀態(tài)的一些因素如橋跨數(shù)、使用年限、斜交角度等沒有統(tǒng)一的修正方法，上述因素必然會造成評估結(jié)果的偏差。針對上述經(jīng)驗統(tǒng)計法、規(guī)范校核法或Pushover方法中的橋梁地震安全性評估技術(shù)存在的不足，如何克服上述不足，是目前橋梁地震安全性評估急需解決的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種橋梁安全性評估方法和系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)方法對橋梁地震安全性評估精度低和效率低的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種橋梁安全性評估方法，該方法包括以下步驟：獲取震害指數(shù)；根據(jù)震害指數(shù)確定橋梁的震害評估結(jié)果；根據(jù)所述震害評估結(jié)果確定橋梁的關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)；根據(jù)所有所述關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)確定單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)?？蛇x的，還包括：采用群體性修正法將所述單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)化到對同一類型群體橋梁的安全性評估；所述群體修正法包括橋梁跨數(shù)修正法、使用年代修正法、斜交角度修正法中至少一者；所述橋梁跨數(shù)修正法的公式為：其中，Cn為橋梁跨數(shù)修正系數(shù)，N為橋梁跨數(shù)；使用年代修正法的公式為：Ct＝1+0.00145×t+2.9257×10-5×t2，其中，Ct為年代修正系數(shù)，t為使用年限；斜交角度修正法的公式為：其中，Ca為斜交角度修正系數(shù)，θ為斜交角度。可選的，所述根據(jù)所述震害評估結(jié)果確定橋梁的關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)，具體包括：根據(jù)震害評估結(jié)果建立橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型；采用反應(yīng)譜或非線性時程法對橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行地震反應(yīng)分析；根據(jù)地震反應(yīng)分析確定橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果；根據(jù)所述橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果獲取當(dāng)前支座橡膠層總厚度Σt、當(dāng)前橡膠支座水平剪切位移X0；根據(jù)所述橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果獲取當(dāng)前墩頂位移反應(yīng)u、當(dāng)前橋墩的高度h；根據(jù)所述當(dāng)前支座橡膠層總厚度Σt和所述當(dāng)前橡膠支座水平剪切位移X0確定支座的損傷狀態(tài)；根據(jù)所述當(dāng)前墩頂位移反應(yīng)u、當(dāng)前橋墩的高度h、橋墩的損傷狀態(tài)對照表確定橋墩的損傷狀態(tài)?？蛇x的，所述根據(jù)所述當(dāng)前支座橡膠層總厚度Σt和所述當(dāng)前橡膠支座水平剪切位移X0確定支座的損傷狀態(tài)，具體包括：根據(jù)公式γ＝X0/Σt確定當(dāng)前支座剪切變形γ；根據(jù)所述當(dāng)前支座剪切變形γ確定支座的損傷狀態(tài)?？蛇x的，所述根據(jù)所述當(dāng)前墩頂位移反應(yīng)u、當(dāng)前橋墩的高度h、橋墩的損傷狀態(tài)對照表確定橋墩的損傷狀態(tài)之前，還包括：從數(shù)據(jù)庫中獲取不同損傷狀態(tài)下的橋墩墩頂位移角樣本；對所述不同損傷狀態(tài)下的橋墩墩頂位移角樣本進(jìn)行多項式擬合確定墩頂容許位移角的軸壓比修正公式：其中，Dm為修正后的墩頂容許位移角，K為軸壓比修正系數(shù)；Dk為墩頂位移角基準(zhǔn)容許值；N為軸壓比；為墩頂位移角均值；根據(jù)所述墩頂容許位移角的軸壓比修正公式確定橋墩的損傷狀態(tài)對照表；所述Dk墩頂位移角基準(zhǔn)容許值是通過橋墩墩頂位移角樣本進(jìn)行分布擬合確定的。可選的，根據(jù)所述當(dāng)前墩頂位移反應(yīng)u、當(dāng)前橋墩的高度h、橋墩的損傷狀態(tài)對照表確定橋墩的損傷狀態(tài)，具體包括：根據(jù)公式d＝u/h確定當(dāng)前墩頂位移角d；所述當(dāng)前墩頂位移角d通過所述橋墩的損傷狀態(tài)對照表確定橋墩的損傷狀態(tài)。可選的，所述根據(jù)所有所述關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)確定單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)，具體包括：根據(jù)所有所述橋墩的損傷狀態(tài)確定橋墩的總損傷狀態(tài)的值Dpier，根據(jù)所有所述支座的損傷狀態(tài)確定支座的總損傷狀態(tài)的值Dbearing；將Dpier和Dbearing帶入橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)換公式確定橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的值DSystem，(0.75Dpier+0.25Dbearing)的小數(shù)部分按照四舍五入進(jìn)行取值后確定DSystem；根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的值DSystem確定單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)。本發(fā)明還提供了一種橋梁安全性評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：獲取模塊，用于獲取震害指數(shù)；第一確定模塊，用于根據(jù)震害指數(shù)確定橋梁的震害評估結(jié)果；第二確定模塊，用于根據(jù)所述震害確定結(jié)果確定橋梁的關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)；第三確定模塊，用于根據(jù)所有所述關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)確定單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)?？蛇x的，所述第二確定模塊具體包括：模型建立單元，用于根據(jù)震害評估結(jié)果建立橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型；分析單元，用于采用反應(yīng)譜或非線性時程法對橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行地震反應(yīng)分析；地震反應(yīng)結(jié)果確定單元，用于根據(jù)地震反應(yīng)分析確定橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果；支座獲取單元，用于根據(jù)所述橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果獲取當(dāng)前支座橡膠層總厚度Σt、當(dāng)前橡膠支座水平剪切位移X0；橋墩獲取單元，用于根據(jù)所述橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果獲取當(dāng)前墩頂位移反應(yīng)u、當(dāng)前橋墩的高度h；支座損傷確定單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前支座橡膠層總厚度Σt、所述當(dāng)前橡膠支座水平剪切位移X0確定支座的損傷狀態(tài)；橋墩損傷確定單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前墩頂位移反應(yīng)u、當(dāng)前橋墩的高度h、橋墩的損傷狀態(tài)對照表確定橋墩的損傷狀態(tài)?？蛇x的，所述第三確定模塊具體包括：第一數(shù)值轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)所有所述橋墩的損傷狀態(tài)確定橋墩的總損傷狀態(tài)的值Dpier，根據(jù)所有所述支座的損傷狀態(tài)確定支座的總損傷狀態(tài)的值Dbearing；橋梁轉(zhuǎn)換單元，用于將Dpier和Dbearing帶入橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)換公式確定橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的值DSystem，(0.75Dpier+0.25Dbearing)的小數(shù)部分按照四舍五入進(jìn)行取值后確定DSystem；第二數(shù)值轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的值DSystem確定單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明提供的具體實施例，本發(fā)明公開了以下技術(shù)效果：1、采用傳統(tǒng)經(jīng)驗法進(jìn)行第一階段快速評估獲取震害評估結(jié)果，根據(jù)震害評估結(jié)果獲取關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)再次對橋梁進(jìn)行第二階段精確評估，建立了橋梁震害預(yù)測矩陣，此方法既解決了評估精度問題，又有效地解決了評估效率問題；2、制定橋梁結(jié)構(gòu)的抗震評估指標(biāo)體系，建立考慮軸壓比修正的橋墩損傷評估指標(biāo)，作為橋梁抗震安全性評估的基礎(chǔ)和依據(jù)，解決現(xiàn)有指標(biāo)體系針對性不強(qiáng)的問題；3、考慮影響橋梁抗震性能因素的修正，提出了橋梁跨數(shù)、使用年代、斜交角度的修正法，實現(xiàn)了從單體橋梁抗震性能評估到同一類群體橋梁抗震性能評估的轉(zhuǎn)化，提高了橋梁評估的效率。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明的橋梁安全性評估方法實施例一的流程圖；圖2為本發(fā)明的橋梁安全性評估方法實施例二的結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明的軸壓比N對橋墩容許位移角的影響曲線圖；圖4為本發(fā)明不同損傷等級下橋墩位移角分布擬合圖。具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明的目的是提供一種橋梁安全性評估方法和系統(tǒng)。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為本發(fā)明的橋梁安全性評估方法實施例一的流程圖，詳見圖1。本發(fā)明主要進(jìn)行了兩階段評估，第一階段評估為快速評估，第二階段評估為精確評估。第一階段評估是先進(jìn)行一個總體的篩選以確定第二階段評估的優(yōu)先級。本發(fā)明的橋梁安全性評估方法實施例一包括以下步驟：步驟S1：獲取震害指數(shù)；步驟S2：根據(jù)震害指數(shù)確定橋梁的震害評估結(jié)果。步驟S3：根據(jù)所述震害評估結(jié)果確定關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)。步驟S4：根據(jù)所有所述關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)確定單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)。本發(fā)明一種橋梁安全性評估系統(tǒng)還包括以下步驟：步驟S5：采用群體性修正法將所述單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)化到對同一類型群體橋梁的安全性評估。下面對各個步驟進(jìn)行詳細(xì)的介紹：步驟S1和步驟S2階段為第一階段快速評估。步驟S1：獲取震害指數(shù)。根據(jù)橋梁的地震烈度、上部結(jié)構(gòu)形式、跨度、跨長、墩臺高度、基礎(chǔ)形式、支座構(gòu)造、場地類別、結(jié)構(gòu)不規(guī)則性等震害影響因素通過震害指數(shù)公式計算震害指數(shù)。震害指數(shù)公式為：式中，Yi為樣本中第i座橋梁的震害指數(shù)，i為統(tǒng)計樣本數(shù)；n為震害影響因素項數(shù)；rj為第j項震害影響因素的分類項數(shù)；c0和cjk為震害影響系數(shù)；c6為邊坡失穩(wěn)和場地液化對震害的影響系數(shù)；xijk為第i座橋梁某項震害影響因素的輸入值，根據(jù)第i座橋第j項因素是否屬于第k類分別界定為1或0。步驟S2:根據(jù)震害指數(shù)確定橋梁的震害評估結(jié)果。震害指數(shù)通過表1震害評估結(jié)果對照表就可確定震害評估結(jié)果，所述震害評估結(jié)果分為基本完好I、輕微破壞II、中等破壞III、嚴(yán)重破壞IV、毀壞V五個損傷狀態(tài)。表1震害評估結(jié)果對照表震害評估結(jié)果基本完好I輕微破壞II中等破壞III嚴(yán)重破壞IV毀壞V震害指數(shù)區(qū)間YY≤1.391.39＜Y≤2.042.04＜Y≤3.873.87＜Y≤4.82Y＞4.82步驟S3和步驟S4階段為第二階段精確評估。步驟S3：根據(jù)所述震害評估結(jié)果確定關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)。所述關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)包括橋墩的損傷狀態(tài)、支座的損傷狀態(tài)；所述關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)包括基本完好、輕微破壞、中等破壞、嚴(yán)重破壞或毀壞。第二階段評估選取第一階段震害評估結(jié)果中待檢測的橋梁，采用Midas/Civil2013軟件建立橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型，采用反應(yīng)譜或非線性時程法對橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行地震反應(yīng)分析確定橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果，根據(jù)橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果確定關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)，并通過關(guān)鍵構(gòu)件損傷情況對橋梁結(jié)構(gòu)的整體損傷狀況進(jìn)行判別，給出不同地震烈度條件下橋梁的震害評估結(jié)果，并將震害評估結(jié)果填入震害預(yù)測矩陣內(nèi)便可完成橋梁的安全性評估。步驟S31：確定橋墩的損傷狀態(tài)對照表的具體步驟包括：步驟S311：從數(shù)據(jù)庫中獲取不同損傷狀態(tài)下的橋墩墩頂位移角樣本。從數(shù)據(jù)庫中獲取不同損傷狀態(tài)(即輕微破壞II、中等破壞III、嚴(yán)重破壞IV、毀壞V)、不同軸壓比N的橋墩墩頂位移角樣本。步驟S312：對所述不同損傷狀態(tài)下的橋墩墩頂位移角樣本進(jìn)行多項式擬合確定墩頂容許位移角的軸壓比修正公式：其中，Dm為修正后的墩頂容許位移角，K為軸壓比修正系數(shù)；Dk為墩頂位移角基準(zhǔn)容許值；N為軸壓比；為墩頂位移角均值。根據(jù)橋墩墩頂位移角樣本分別建立不同損傷狀態(tài)下的軸壓比N與橋墩容許位移角的影響曲線圖，詳見圖3(其中，a、輕微破壞II；b、中等破壞III；c、嚴(yán)重破壞IV；d、毀壞V)；然后對不同狀態(tài)下的曲線圖進(jìn)行多項式擬合確定墩頂容許位移角的軸壓比修正公式：其中，Dm為修正后的墩頂容許位移角，K為軸壓比修正系數(shù)，詳見表2；Dk為墩頂位移角基準(zhǔn)容許值；N為軸壓比；為墩頂位移角均值。橋墩的容許位移角基準(zhǔn)值Dk是以收集的大量鋼筋混凝土墩柱擬靜力試驗數(shù)據(jù)為依據(jù)，對其在不同損傷狀態(tài)下的墩頂位移角進(jìn)行統(tǒng)計分析和概率分布擬合，確定具有95％保證率的最小墩頂位移角限值，以此作為基準(zhǔn)容許值，詳見表3。為了獲取較為精確的基準(zhǔn)容許值，將損傷狀態(tài)II和V的墩頂位移角采用對數(shù)正態(tài)分布進(jìn)行擬合，損傷狀態(tài)III和IV墩頂位移角采用正態(tài)分布進(jìn)行擬合，其具體詳見圖4(其中，a、輕微破壞II；b、中等破壞III；c、嚴(yán)重破壞IV；d、毀壞V)。步驟S313：根據(jù)所述墩頂容許位移角軸壓比修正公式確定橋墩的損傷狀態(tài)對照表，詳見表4。表4給出了不同損傷等級狀態(tài)、不同軸壓比N橋墩的損傷狀態(tài)對照表。表2軸壓比修正系數(shù)對照表損傷狀態(tài)輕微破壞II中等破壞III嚴(yán)重破壞IV毀壞V修正系數(shù)0.00770.02490.06160.1375表3容許墩頂位移角基準(zhǔn)值的對照表損傷狀態(tài)輕微破壞II中等破壞III嚴(yán)重破壞IV毀壞V位移角基準(zhǔn)值0.41％0.65％1.24％2.86％表4橋墩損傷狀態(tài)對照表步驟S32：橋墩的損傷狀態(tài)評估所述確定橋墩的損傷狀態(tài)評估具體步驟為：步驟S321：根據(jù)橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果獲取當(dāng)前墩頂位移反應(yīng)u、當(dāng)前橋墩的高度h；步驟S322：將當(dāng)前墩頂位移反應(yīng)u、當(dāng)前橋墩的高度h帶入公式d＝u/h確定當(dāng)前墩頂位移角d；步驟S323：所述當(dāng)前墩頂位移角d通過表4橋墩的損傷狀態(tài)對照表確定橋墩的損傷狀態(tài)；所述橋墩的損傷狀態(tài)分為基本完好I、輕微破壞II、中等破壞III、嚴(yán)重破壞IV、毀壞V五個損傷狀態(tài)。步驟S33：支座的損傷評估所述確定支座的損傷狀態(tài)的具體步驟包括：步驟S331：根據(jù)橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果獲取當(dāng)前橡膠支座水平剪切位移X0，當(dāng)前支座橡膠層總厚度Σt。步驟S332：將當(dāng)前橡膠支座水平剪切位移X0、當(dāng)前支座橡膠層總厚度Σt帶入容許剪切變形公式γ＝X0/Σt確定容許剪切變形γ。步驟S333：容許剪切變形γ通過表5支座損傷狀態(tài)對照表就可確定支座損傷狀態(tài)，所述支座損傷狀態(tài)分為基本完好I、輕微破壞II、中等破壞III、嚴(yán)重破壞IV、毀壞V五個損傷狀態(tài)。表5支座損傷狀態(tài)對照表損傷狀態(tài)基本完好I輕微破壞II中等破壞III嚴(yán)重破壞IV毀壞V容許剪切變形區(qū)間<100％>100％>150％>200％>250％步驟S4：根據(jù)所有所述關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)確定單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)。根據(jù)所有關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)確定橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)，具體包括以下步驟：步驟S41：根據(jù)所有所述橋墩的損傷狀態(tài)確定橋墩的總損傷狀態(tài)的值Dpier，根據(jù)所有所述支座的損傷狀態(tài)確定支座的總損傷狀態(tài)的值Dbearing。橋墩的總損傷狀態(tài)的值Dpier的計算公式為：其中，n為一個橋梁中包含n個橋墩，n個橋墩中有a1個橋墩為基本完好狀態(tài)，b1個橋墩為輕微破壞狀態(tài)，c1個橋墩為中度破壞狀態(tài)，d1個橋墩為嚴(yán)重破壞狀態(tài)，e1個橋墩為毀壞狀態(tài)，即a1+b1+c1+d1+e1＝n；Dpier等于1時，代表基本完好；Dpier等于2時，代表輕微破壞；Dpier等于3時，代表中等破壞；Dpier等于4時，代表嚴(yán)重破壞；Dpier等于5時，代表毀壞。支座的總損傷狀態(tài)的值Dbearing的計算公式為：其中，n為一個橋梁中包含n個支座，n個支座中有a2個支座為基本完好狀態(tài)，b2個支座為輕微破壞狀態(tài)，c2個支座為中度破壞狀態(tài)，d2個支座為嚴(yán)重破壞狀態(tài)，e2個支座為毀壞狀態(tài)，即a2+b2+c2+d2+e2＝n；Dbearing等于1時，代表基本完好；Dbearing等于2時，代表輕微破壞；Dbearing等于3時，代表中等破壞；Dbearing等于4時，代表嚴(yán)重破壞；Dbearing等于5時，代表毀壞。步驟S42：將Dpier和Dbearing帶入橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)換公式確定橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的值DSystem，(0.75Dpier+0.25Dbearing)的小數(shù)部分按照四舍五入進(jìn)行取值后確定DSystem；例如：當(dāng)(0.75Dpier+0.25Dbearing)＝2.786時，小數(shù)部分按照四舍五入取值后DSystem＝3。步驟S43：根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的值DSystem確定單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)；其中DSystem等于1時，代表基本完好；DSystem等于2時，代表輕微破壞；DSystem等于3時，代表中等破壞；DSystem等于4時，代表嚴(yán)重破壞；DSystem等于5時，代表毀壞。步驟S44：根據(jù)橋梁的損傷狀態(tài)填入表6震害預(yù)測矩陣便可實現(xiàn)對橋梁的安全性評估。表6震害預(yù)測矩陣表6給出了震害預(yù)測矩陣，其中，E1、E2代表不同地震強(qiáng)度水平，根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)換公式計算出的數(shù)值填寫預(yù)測矩陣中，此表僅填寫0、1數(shù)值?，F(xiàn)有根據(jù)表7可以確定橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)，根據(jù)橋梁的損傷狀態(tài)填入表6橋梁震害預(yù)測矩陣便可實現(xiàn)對橋梁的安全性評估。表7橋梁不同損傷等級下?lián)p傷程度界限描述步驟S5：采用群體性修正法將所述單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)化到對同一類型群體橋梁的安全性評估。所述群體修正法包括橋梁跨數(shù)修正法、使用年代修正法、斜交角度修正法中至少一者；所述橋梁跨數(shù)修正法的公式為：其中，Cn為橋梁跨數(shù)修正系數(shù)，N為橋梁跨數(shù)；使用年代修正法的公式為：Ct＝1+0.00145×t+2.9257×10-5×t2，其中，Ct為年代修正系數(shù)，t為使用年限；斜交角度修正法的公式為：其中，Ca為斜交角度修正系數(shù)，θ為斜交角度。本發(fā)明的橋梁安全性評估方法實施例二的結(jié)構(gòu)框圖，參見圖2所示，包括：獲取模塊1，用于獲取震害指數(shù)。第一確定模塊2，用于根據(jù)震害指數(shù)確定橋梁的震害評估結(jié)果。第二確定模塊3，用于根據(jù)所述震害評估結(jié)果確定橋梁的關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)。第三確定模塊4，用于根據(jù)所有所述關(guān)鍵構(gòu)件的損傷狀態(tài)確定單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)。本發(fā)明一種橋梁安全性評估系統(tǒng)還包括：轉(zhuǎn)化模塊5，用于采用群體性修正法將所述單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)化到對同一類型群體橋梁的安全性評估。所述群體修正法包括橋梁跨數(shù)修正法、使用年代修正法、斜交角度修正法中至少一者；所述橋梁跨數(shù)修正法的公式為：其中，Cn為橋梁跨數(shù)修正系數(shù)，N為橋梁跨數(shù)；使用年代修正法的公式為：Ct＝1+0.00145×t+2.9257×10-5×t2，其中，Ct為年代修正系數(shù)，t為使用年限；斜交角度修正法的公式為：其中，Ca為斜交角度修正系數(shù)，θ為斜交角度。第二確定模塊具體包括：模型建立單元，用于根據(jù)震害評估結(jié)果建立橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型；分析單元，用于采用反應(yīng)譜或非線性時程法對橋梁結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行地震反應(yīng)分析；地震反應(yīng)結(jié)果確定單元，用于根據(jù)地震反應(yīng)分析確定橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果；支座獲取單元，用于根據(jù)所述橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果獲取當(dāng)前支座橡膠層總厚度Σt、當(dāng)前橡膠支座水平剪切位移X0；橋墩獲取單元，用于根據(jù)所述橋梁關(guān)鍵構(gòu)件的地震反應(yīng)結(jié)果獲取當(dāng)前墩頂位移反應(yīng)u、當(dāng)前橋墩的高度h；支座損傷確定單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前支座橡膠層總厚度Σt、所述當(dāng)前橡膠支座水平剪切位移X0確定支座的損傷狀態(tài)；橋墩損傷確定單元，用于根據(jù)所述當(dāng)前墩頂位移反應(yīng)u、當(dāng)前橋墩的高度h、橋墩的損傷狀態(tài)對照表確定橋墩的損傷狀態(tài)。支座損傷確定模塊還包括：支座第一確定子單元，用于根據(jù)公式γ＝X0/Σt確定當(dāng)前支座剪切變形γ。支座第二確定子單元，根據(jù)所述當(dāng)前支座剪切變形γ確定支座的損傷狀態(tài)。橋墩損傷確定模塊還包括：橋墩第一確定子單元，用于根據(jù)公式d＝u/h確定當(dāng)前墩頂位移角d。橋墩第二確定子單元，用于所述當(dāng)前墩頂位移角d通過所述橋墩的損傷狀態(tài)對照表確定橋墩的損傷狀態(tài)。第三確定模塊具體包括：第一數(shù)值轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)所有所述橋墩的損傷狀態(tài)確定橋墩的總損傷狀態(tài)的值Dpier，根據(jù)所有所述支座的損傷狀態(tài)確定支座的總損傷狀態(tài)的值Dbearing。橋梁轉(zhuǎn)換單元，用于將Dpier和Dbearing帶入橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)換公式確定橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的值DSystem，(0.75Dpier+0.25Dbearing)的小數(shù)部分按照四舍五入進(jìn)行取值后確定DSystem；。第二數(shù)值轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)的值DSystem確定單體橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)。具體例子某高速公路混凝土梁橋，上部結(jié)構(gòu)采用12.96m混凝土空心板梁，孔跨布置為6跨，單跨跨徑均為13m，全橋總長81.96m。下部結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，除1號和7號橋墩采用三柱墩外，其余橋墩均為雙柱墩，且4號和5號墩頂設(shè)有系梁，橋墩直徑均為1.0米，樁基為1.2米。采用四氟乙烯板式橡膠支座。橋梁所在場地類型為II類，場地特征周期為0.35s。第一階段評估選擇地震烈度、上部結(jié)構(gòu)形式、橋墩高度、跨數(shù)、場地類別、支座類型以及液化影響等作為震害影響因素，采用震害指數(shù)公式對案例的橋梁進(jìn)行評估，具體震害影響因素如表8所示，第一階段評估結(jié)果如表9所示。表8震害評估影響因素表9第一階段評估結(jié)果地震烈度震害指數(shù)區(qū)間評估結(jié)果VII1.68輕微破壞VIII2.52中等破壞IX5.75毀壞第二階段評估采用Midas/Civil2013軟件建立橋梁空間有限元模型，根據(jù)《公路橋梁抗震設(shè)計細(xì)則》(JTG/TB02-01-2008)，采用反應(yīng)譜法分別進(jìn)行7度、8度和9度地震下結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析，地震輸入方式為E1地震下：縱向+橫向；E2地震下：縱向+橫向+豎向。計算選取前20階振型進(jìn)行組合，振型組合方式E1地震下采用SRSS方法，E2地震作用下采用CQC方法。計算不同地震烈度下墩頂位移角響應(yīng)結(jié)果和支座剪切變形響應(yīng)結(jié)果，依據(jù)墩頂位移角指標(biāo)對橋墩的損傷狀態(tài)進(jìn)行評估，依據(jù)支座剪切變形指標(biāo)對支座的損傷狀態(tài)進(jìn)行評估。橋墩的震害預(yù)測矩陣如表10所示，支座震害預(yù)測矩陣如表11所示。表10橋墩震害預(yù)測矩陣表11支座震害預(yù)測矩陣表12橋梁震害預(yù)測矩陣(依據(jù)表格7)表13橋梁震害預(yù)測矩陣(依據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)換公式)在關(guān)鍵構(gòu)件損傷評估的基礎(chǔ)上，對橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)進(jìn)行判別。依據(jù)表7得到的橋梁的震害預(yù)測矩陣如表12所示，依據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)損傷狀態(tài)轉(zhuǎn)換公式得到的橋梁震害預(yù)測矩陣如表13所示。由表12和表13可以看出，兩種方法得到的橋梁震害預(yù)測矩陣完全一致，因此可確定本發(fā)明建立的橋梁安全性評估方法是可靠和有效的。本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實施例公開的系統(tǒng)而言，由于其與實施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。當(dāng)前第1頁1 2 3