[发明专利]一种钢管混凝土拱桥基于损伤破坏的抗震能力评估方法

说明书

技术领域

本发明属于钢管混凝土结构技术领域，尤其涉及一种钢管混凝土拱桥基于损伤破坏的抗震能力评估方法。

背景技术

2008年的汶川大地震，调查了震区的320座桥梁，许多公路桥梁受到严重的破坏或者倒塌。钢管混凝土拱桥具有轻盈美观，受力性能优越，施工方便，护养简便，跨越能力强，抗震性能好等诸多优点，在我国得到广泛的应用。近年来，众多学者对钢管混凝土拱桥的抗震性能开展研究，但对地震作用下破坏评估的研究还相当的欠缺，对于建筑结构在地震作用下破坏准则有单参数破坏准则，弯曲破坏比，损伤线性累积破坏准则，能量破坏准则，双参数破坏准则，基于理想弹塑性恢复力模型的改进破坏准则和双参数地震破坏模型，史庆轩开展了钢筋混凝土结构基于性能的抗震研究并建立了抗震破坏评估模型，Park等建立了钢筋混凝土构件的地震损伤模型，ChungY.S.等建立了混凝土结构的损伤模型，S.L.McCabe建立了结构混凝土结构的损伤评估模型述文献中的双参数破坏准则共同点是显式包含了位移和耗能参数，于琦等将结构的最大变形与滞回耗能需求同时引入往复pushover分析，利用隐式双参数破坏准则进行钢筋混凝土结构地震损伤评估。Siddhartha Ghosh采用Park–Ang损伤模型结合能量法进行多层平面框架的损伤评估，国内外学者对梁式桥的抗震能力的主要因素为桥墩的抗震能力，在多次地震中损伤的桥梁可以证实，所以大部分的抗震评估工作是在研究桥墩的抗震能力。

郭蓉等通过7根方钢管混凝土柱在低周反复荷载作用下的滞回性能，获得了各构件破坏时的累积滞回耗能，文永庆对钢骨-钢管混凝土柱双参数破坏准则进行了研究，以配骨指标、套箍系数、剪跨比和轴压比作为参数，着重研究了Park-Ang双参数破坏准则在钢管混凝土结构损伤评估做了详尽的研究，提出了耗能因子β的计算公式，邱法维等通过实验研究了钢管混凝土柱滞回耗能和累积损伤，推荐评估钢管混凝土结构地震损伤系数，阎宇通过实验和数值模拟等方法，以长细比、轴压比、幅厚比作为控制参数，研究了低周反复水平荷载作用下方钢管混凝土柱滞回耗能和变形的双参数损伤模型并通过数据拟合得到了损伤因子。国内外的桥梁工程抗震研究主要针对整桥和主要的构件抗震性能进行定性分析，有些研究建立了构件的抗震损伤破坏模型，在钢筋混凝土结构的抗震研究中，建立了一些抗震损伤评估模型，对钢管混凝土构件的抗震能力定量分析的较少，钢管混凝土拱桥整桥抗震能力定量分析的还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢管混凝土拱桥基于损伤破坏的抗震能力评估方法，旨在为钢管混凝土拱桥实现破坏评估提供新途径。

本发明是这样实现的，一种钢管混凝土拱桥基于损伤破坏的抗震能力评估方法，包括以下步骤：

基于构件的内力或变形和能量的双重破坏准则，建立钢管混凝土拱桥各结构破坏模型；

由各构件和分层次来建立钢管混凝土拱桥的整体评估模型；

根据地震作用的大小对钢管混凝土拱桥进行结构地震破坏的性能目标和破坏评估。

优选地，所述由各构件和分层次来建立钢管混凝土拱桥的整体评估模型的步骤之后还包括：建立钢管混凝土拱桥地震破坏的性能目标及相关指数的允许值。

优选地，所述钢管混凝土拱桥各结构破坏模型的建立包括：

确定钢管混凝土拱桥各构件破坏指数，根据构件在受地震力作用下，产生内力或变形和累积耗能，当两个因素达到了构件的承受能力，构件就发生破坏，当一定数量的构件发生破坏的情况下，整体结构将不能继续承受荷载，发生倒塌。

优选地，所述钢管混凝土拱桥的整体评估模型建立包括：

结合每根构件在地震力过程中累积的地震能量来计算其在同类构件的破坏指数中的作用大小，确定各部件构件的破坏指数。

本发明克服现有技术的不足，提供一种钢管混凝土拱桥基于损伤破坏的抗震能力评估方法，包括建立钢管混凝土拱桥各结构破坏模型、钢管混凝土拱桥的整体评估模型和钢管混凝土拱桥地震破坏的性能目标和破坏评估。具体步骤如下：

1、钢管混凝土拱桥各构件破坏模型

基于构件的内力或变形和能量的双重破坏准则，主要是根据构件在受地震力作用下，产生内力或变形和累积耗能，当两个因素达到了构件的承受能力，构件就发生破坏，当一定数量的构件发生破坏的情况下，整体结构将不能继续承受荷载，也就发生倒塌。

双重破坏准则中，钢管混凝土拱桥各构件破坏指数表达式如下：

（1）拱肋弦杆：

式中λ为压弯系数（即轴力和弯矩组合系数）：