本發(fā)明屬于橋梁工程結(jié)構(gòu)抗震防災(zāi)減災(zāi)，具體涉及一種鐵路梁式橋震后功能恢復(fù)曲線確定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、鐵路橋梁作為震后重要的搶險(xiǎn)救援通道，強(qiáng)震下橋梁震后功能的保持和恢復(fù)能力對(duì)人民生命安全和經(jīng)濟(jì)損傷會(huì)產(chǎn)生至關(guān)重要的影響?，F(xiàn)有《鐵路工程抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(gb50111-2006(2009年版))重點(diǎn)關(guān)注橋梁震后性能，并提出三個(gè)等級(jí)的性能要求：(1)震后不損壞或者輕微損傷，能夠保持其正常適用功能；(2)地震后可能損壞，經(jīng)補(bǔ)修，短期內(nèi)能恢復(fù)其正常使用功能；(3)地震后可能產(chǎn)生較大破壞，但不出現(xiàn)整體倒塌，經(jīng)搶修后可限速通車(chē)。對(duì)于震后出現(xiàn)損傷且功能出現(xiàn)一定程度損失，而橋梁不同損傷狀態(tài)下?lián)屝薜牟呗约肮δ芑謴?fù)曲線基本形式未進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。

2、現(xiàn)階段常用的功能恢復(fù)函數(shù)主要應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，如若應(yīng)用于橋梁的功能恢復(fù)描述，存在以下問(wèn)題：

3、(1)基于搶修資源投入豐富度確定的直線型、三角型和指數(shù)型功能恢復(fù)函數(shù)無(wú)法反映橋梁構(gòu)件實(shí)際修復(fù)次序；

4、(2)橋梁功能恢復(fù)實(shí)際表現(xiàn)為階躍函數(shù)形式即構(gòu)件修復(fù)完畢后功能才得到一定提升；

5、(3)未考慮不同構(gòu)件損傷狀態(tài)對(duì)功能恢復(fù)的影響；

6、(4)無(wú)法反映震后通行殘余功能不滿足需求需要開(kāi)展臨時(shí)應(yīng)急搶修這類(lèi)情況。因此，針對(duì)鐵路橋梁，需要重新建立新的功能恢復(fù)曲線來(lái)克服上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種鐵路梁式橋震后功能恢復(fù)曲線確定方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中，常用的功能恢復(fù)函數(shù)主要應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，不適用于橋梁的功能恢復(fù)描述的問(wèn)題。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種鐵路梁式橋震后功能恢復(fù)曲線確定方法，包括：

4、步驟1：確定目標(biāo)鐵路橋梁震后功能損失ql，基于橋梁震后功能損失ql確定橋梁震后功能殘余值qr；

5、所述步驟1具體包括以下步驟：

6、步驟1.1：在橋梁通行功能易損性分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用下式計(jì)算震后功能損失ql：

7、

8、式中：pf(i)損傷超越概率函數(shù)，li為第i個(gè)損傷狀態(tài)的功能損失；

9、步驟1.2：基于步驟1.1中計(jì)算的震后功能損失ql，確定橋梁震后功能殘余值qr，如下式所示：

10、qr＝1-ql(2)

11、步驟2：確定橋梁震后功能最小值qm，將功能殘余值qr與震后功能最小值qm對(duì)比確定是否需要開(kāi)展應(yīng)急搶修；

12、具體包括以下步驟：

13、步驟a1：根據(jù)應(yīng)急搶修任務(wù)的急迫性(恢復(fù)應(yīng)急搶修通車(chē)車(chē)速為80km/h)，確定震后功能最小值qm；

14、步驟a2：將功能殘余值qr與震后功能最小值qm對(duì)比確定是否需要開(kāi)展應(yīng)急搶修。

15、若qr小于qm，則進(jìn)行應(yīng)急搶修，確定橋梁震后功能恢復(fù)到應(yīng)急運(yùn)行狀態(tài)的功能恢復(fù)曲線函數(shù)，并計(jì)算應(yīng)急修復(fù)任務(wù)完成后的橋墩修復(fù)時(shí)間，確定應(yīng)急修復(fù)的功能恢復(fù)曲線；

16、通過(guò)下式確定橋梁震后功能恢復(fù)到應(yīng)急運(yùn)行狀態(tài)的功能恢復(fù)曲線函數(shù)：

17、

18、tm＝t0+te1(4)

19、其中：q(t)為功能恢復(fù)曲線函數(shù)，t0為功能恢復(fù)開(kāi)始時(shí)間，tm為應(yīng)急修復(fù)完成時(shí)間點(diǎn)，te1為應(yīng)急修復(fù)所需時(shí)間。

20、通過(guò)下式(5)確定應(yīng)急修復(fù)的功能恢復(fù)曲線，通過(guò)下式(6)計(jì)算應(yīng)急修復(fù)任務(wù)完成后的橋墩修復(fù)時(shí)間：

21、

22、式中：q(t)為功能恢復(fù)曲線函數(shù)，te2為應(yīng)急搶修任務(wù)持續(xù)時(shí)間，tre1為第1類(lèi)構(gòu)件的修復(fù)時(shí)間，ti為構(gòu)件第i個(gè)損傷狀態(tài)下的修復(fù)時(shí)間。

23、若qr大于或等于qm，則計(jì)算構(gòu)件修復(fù)時(shí)間以及功能恢復(fù)構(gòu)件的貢獻(xiàn)權(quán)重系數(shù)，判斷橋墩在橋梁功能恢復(fù)過(guò)程中是否占據(jù)主要地位，最終確定橋梁震后功能恢復(fù)曲線基本形式。

24、所述計(jì)算構(gòu)件修復(fù)時(shí)間以及功能恢復(fù)構(gòu)件的貢獻(xiàn)權(quán)重系數(shù)具體包括以下步驟：

25、步驟b1：在構(gòu)件易損性分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，利用式(7)分別計(jì)算震后支座修復(fù)時(shí)間、橋墩修復(fù)時(shí)間和軌道修復(fù)時(shí)間，如下式所示：

26、

27、式中：trej為第j類(lèi)構(gòu)件的修復(fù)時(shí)間；

28、步驟b2：利用式(8)計(jì)算橋梁的總修復(fù)時(shí)間tre：

29、

30、步驟b3：基于式(7)和式(8)，分別計(jì)算支座、橋墩和軌道修復(fù)完畢后對(duì)橋梁功能恢復(fù)的貢獻(xiàn)程度wb、wp和wt，如下式所示：

31、

32、步驟2中，所述判斷橋墩在橋梁功能恢復(fù)過(guò)程中是否占據(jù)主要地位，最終確定橋梁震后功能恢復(fù)曲線基本形式具體包括以下步驟：

33、步驟c1：基于步驟b3得到的貢獻(xiàn)程度wj，判斷橋墩在所有構(gòu)件中修復(fù)權(quán)重貢獻(xiàn)程度是否占據(jù)主導(dǎo)地位；

34、步驟c2：當(dāng)橋墩在功能恢復(fù)占據(jù)主導(dǎo)地位，橋梁震后功能恢復(fù)曲線用高損傷功能恢復(fù)曲線來(lái)表示，即修復(fù)次序?yàn)闃蚨?支座-軌道，橋梁震后功能恢復(fù)曲線函數(shù)如式(10)；

35、

36、t1＝t0+tre1(11)

37、t2＝t1+tre2(12)

38、t3＝t2+tre3(13)

39、其中：wp和wb分別為橋墩和支座功能恢復(fù)權(quán)重系數(shù)，t1、tre1為第1類(lèi)構(gòu)件橋墩修復(fù)完成的時(shí)刻及時(shí)間，t2、tre2為第2類(lèi)構(gòu)件支座修復(fù)完成的時(shí)刻及時(shí)間，t3、tre3為第3類(lèi)構(gòu)件軌道修復(fù)完成的時(shí)刻和時(shí)間。

40、步驟c3：當(dāng)支座和軌道修復(fù)占據(jù)主要地位時(shí)，橋梁震后功能恢復(fù)曲線可以用低損傷功能恢復(fù)曲線來(lái)表示，即修復(fù)次序?yàn)橹ё?軌道-橋墩，功能恢復(fù)曲線函數(shù)如式(14)；

41、

42、其中：wt為軌道功能恢復(fù)權(quán)重系數(shù)。

43、一種鐵路梁式橋震后功能恢復(fù)曲線確定系統(tǒng)，包括：

44、計(jì)算模塊1：確定目標(biāo)鐵路橋梁震后功能損失ql，基于橋梁震后功能損失ql確定橋梁震后功能殘余值qr；

45、計(jì)算模塊2：確定橋梁震后功能最小值qm，將功能殘余值qr與震后功能最小值qm對(duì)比確定是否需要開(kāi)展應(yīng)急搶修；

46、若qr小于qm，則進(jìn)行應(yīng)急搶修，確定橋梁震后功能恢復(fù)到應(yīng)急運(yùn)行狀態(tài)的功能恢復(fù)曲線函數(shù)，并計(jì)算應(yīng)急修復(fù)任務(wù)完成后的橋墩修復(fù)時(shí)間，確定應(yīng)急修復(fù)的功能恢復(fù)曲線；

47、若qr大于或等于qm，則計(jì)算構(gòu)件修復(fù)時(shí)間以及功能恢復(fù)構(gòu)件的貢獻(xiàn)權(quán)重系數(shù)，判斷橋墩在橋梁功能恢復(fù)過(guò)程中是否占據(jù)主要地位，最終確定橋梁震后功能恢復(fù)曲線基本形式。

48、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

49、本發(fā)明提出應(yīng)急修復(fù)、高損傷修復(fù)、低損傷修復(fù)三類(lèi)功能恢復(fù)曲線，考慮不同損傷模式下構(gòu)件修復(fù)后對(duì)橋梁功能恢復(fù)的貢獻(xiàn)，并基于震后殘余功能和構(gòu)件功能貢獻(xiàn)權(quán)重系數(shù)作為功能恢復(fù)曲線選擇判斷指標(biāo)，以此建立了考慮不同修復(fù)策略的鐵路梁式橋震后功能恢復(fù)曲線及其確定方法。提出的適用于鐵路橋梁震后功能恢復(fù)曲線反映了實(shí)際構(gòu)件修復(fù)次序、構(gòu)件損傷狀態(tài)及對(duì)功能恢復(fù)貢獻(xiàn)差異和應(yīng)急修復(fù)這一特殊情況，給鐵路橋梁震后功能恢復(fù)策略的選擇提供參考。