[发明专利]一种考虑桥墩失效模式的混凝土桥梁洪水易损性分析方法

说明书

本发明公开了一种考虑桥墩失效模式的混凝土桥梁洪水易损性分析方法，方法包括以下步骤：1.确定待研究桥梁基本信息，包括桥面板尺寸，桥墩构造以及配筋信息；2.基于桥墩基本信息，计算桥墩抗剪承载力；3.基于桥梁基本信息在OpenSees中构建桥梁数值分析模型；4.确定水流深度，进而在桥梁相应深度施加均布荷载并进行推覆分析，直到桥墩达到最大承载能力；5.确定桥墩达到最大承载能力时的水流作用力，计算此时水流速；6.获得不同深度下桥墩倒塌时的水流速，拟合得到桥梁洪水易损性曲线；本发明给出了洪水作用下桥梁易损性分析方案，同时考虑了桥墩剪切失效模式对其在洪水冲击作用下的响应影响，有助于混凝土桥梁精确的洪水易损性评估。

技术领域

本发明涉及混凝土桥梁在洪水作用下的性能分析方法，具体涉及一种考虑桥墩失效模式的混凝土桥梁洪水易损性分析方法。

背景技术

我国是一个洪水多发国家，特别是在南方地区，夏季雨水充沛，洪水内涝现象多发。出现洪水时，巨大水流作用力会对桥梁造成巨大安全影响。因此，分析混凝土桥梁在洪水冲击作用下的安全性能，可为赈灾救援提供指导，也能为桥梁的维护决策提供帮助。然而，目前还缺少混凝土桥梁在洪水冲击作用下的易损性分析方法，特别是考虑到洪水深度较浅而流速较大时桥墩柱可能出现剪切破坏的分析方法。本发明提供了一种考虑桥墩失效模式的混凝土桥梁洪水易损性分析方法。易损性表征了不同灾害强度下结构破坏的概率。本发明能够给出不同水流速度，水流深度下桥梁倒塌的概率，对于评判桥梁的安全性能具有十分重要的指导意义。

发明内容

本发明的目的为了提供了一种考虑桥墩失效模式的混凝土桥梁洪水易损性分析方法，可依据桥梁的设计参数以及水流速度和水流深度，给出桥梁在洪水作用下的倒塌概率，可以帮助评判桥梁在洪水灾害下的安全性能。

本发明采用的技术方案为：一种考虑桥墩失效模式的混凝土桥梁洪水易损性分析方法，包括以下步骤：

(1)确定待研究桥梁基本信息，包括桥面板尺寸，桥墩构造以及配筋信息；

(2)基于桥墩基本信息，计算桥墩抗剪承载力；

(3)基于桥梁基本信息在OpenSees中构建桥梁数值分析模型；

(4)确定水流深度，进而在桥梁相应深度施加均布荷载并进行推覆分析，直到桥墩达到最大承载能力；

(5)确定桥墩达到最大承载能力时的水流作用力，计算此时水流速；

(6)重复步骤(4)，(5)，获得不同深度下桥墩倒塌时的水流速，拟合得到桥梁洪水易损性曲线。

进一步地，步骤(1)中桥梁基本信息主要包括：桥梁跨径L，桥面板宽度De，桥面板高度Dh，混凝土强度fc，钢筋屈服强度fy，桥墩高度ColH，桥墩截面宽Cb，桥墩截面高Ch，纵筋配筋率pl，箍筋配筋率pt，桥台基底桩数量Pn，支座数量Bn，支座摩擦系数Cof，桥面板与桥台间隙Agap，桥面板与剪力键间隙Sgap。

进一步地，步骤(2)中桥墩抗剪承载力计算公式为：

其中V_shear为桥墩抗剪承载力，f_c为混凝土强度，_a为桥墩高度，d为桥墩截面有效高度，P为桥墩轴力，A_g为桥墩截面面积，A_s为平行于加载方向的箍筋总面积，f_y为箍筋屈服强度，s为箍筋间距。

进一步地，步骤(3)中桥墩剪切响应的初始刚度假定为无限大，即不考虑桥墩剪切变形，仅考虑剪切承载力的影响。

进一步地，步骤(4)中当水流深度未达到桥面板底部时，仅考虑水流对桥墩地作用力，施加在桥墩上的水流力假定为沿高度均匀分布的压力p。