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

背景技術：

1、鐵路橋梁作為震后重要的搶險救援通道，強震下橋梁震后功能的保持和恢復能力對人民生命安全和經濟損傷會產生至關重要的影響?，F有《鐵路工程抗震設計規(guī)范》(gb50111-2006(2009年版))重點關注橋梁震后性能，并提出三個等級的性能要求：(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，經補修，短期內能恢復其正常使用功能；(3)地震后可能產生較大破壞，但不出現整體倒塌，經搶修后可限速通車。對于震后出現損傷且功能出現一定程度損失，而橋梁不同損傷狀態(tài)下搶修的策略及功能恢復曲線基本形式未進一步進行說明。

2、現階段常用的功能恢復函數主要應用于建筑領域，如若應用于橋梁的功能恢復描述，存在以下問題：

3、(1)基于搶修資源投入豐富度確定的直線型、三角型和指數型功能恢復函數無法反映橋梁構件實際修復次序；

4、(2)橋梁功能恢復實際表現為階躍函數形式即構件修復完畢后功能才得到一定提升；

5、(3)未考慮不同構件損傷狀態(tài)對功能恢復的影響；

6、(4)無法反映震后通行殘余功能不滿足需求需要開展臨時應急搶修這類情況。因此，針對鐵路橋梁，需要重新建立新的功能恢復曲線來克服上述問題。

技術實現思路

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曲線確定方法及系統，以解決現有技術中，常用的功能恢復函數主要應用于建筑領域，不適用于橋梁的功能恢復描述的問題。

2、本發(fā)明采用的技術方案如下：

3、一種鐵路梁式橋震后功能恢復曲線確定方法，包括：

4、步驟1：確定目標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果的基礎上，利用下式計算震后功能損失ql：

7、

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

9、步驟1.2：基于步驟1.1中計算的震后功能損失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對比確定是否需要開展應急搶修；

12、具體包括以下步驟：

13、步驟a1：根據應急搶修任務的急迫性(恢復應急搶修通車車速為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對比確定是否需要開展應急搶修。

15、若qr小于qm，則進行應急搶修，確定橋梁震后功能恢復到應急運行狀態(tài)的功能恢復曲線函數，并計算應急修復任務完成后的橋墩修復時間，確定應急修復的功能恢復曲線；

16、通過下式確定橋梁震后功能恢復到應急運行狀態(tài)的功能恢復曲線函數：

17、

18、tm＝t0+te1(4)

19、其中：q(t)為功能恢復曲線函數，t0為功能恢復開始時間，tm為應急修復完成時間點，te1為應急修復所需時間。

20、通過下式(5)確定應急修復的功能恢復曲線，通過下式(6)計算應急修復任務完成后的橋墩修復時間：

21、

22、式中：q(t)為功能恢復曲線函數，te2為應急搶修任務持續(xù)時間，tre1為第1類構件的修復時間，ti為構件第i個損傷狀態(tài)下的修復時間。

23、若qr大于或等于qm，則計算構件修復時間以及功能恢復構件的貢獻權重系數，判斷橋墩在橋梁功能恢復過程中是否占據主要地位，最終確定橋梁震后功能恢復曲線基本形式。

24、所述計算構件修復時間以及功能恢復構件的貢獻權重系數具體包括以下步驟：

25、步驟b1：在構件易損性分析結果的基礎上，利用式(7)分別計算震后支座修復時間、橋墩修復時間和軌道修復時間，如下式所示：

26、

27、式中：trej為第j類構件的修復時間；

28、步驟b2：利用式(8)計算橋梁的總修復時間tre：

29、

30、步驟b3：基于式(7)和式(8)，分別計算支座、橋墩和軌道修復完畢后對橋梁功能恢復的貢獻程度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過程中是否占據主要地位，最終確定橋梁震后功能恢復曲線基本形式具體包括以下步驟：

33、步驟c1：基于步驟b3得到的貢獻程度wj，判斷橋墩在所有構件中修復權重貢獻程度是否占據主導地位；

34、步驟c2：當橋墩在功能恢復占據主導地位，橋梁震后功能恢復曲線用高損傷功能恢復曲線來表示，即修復次序為橋墩-支座-軌道，橋梁震后功能恢復曲線函數如式(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權重系數，t1、tre1為第1類構件橋墩修復完成的時刻及時間，t2、tre2為第2類構件支座修復完成的時刻及時間，t3、tre3為第3類構件軌道修復完成的時刻和時間。

40、步驟c3：當支座和軌道修復占據主要地位時，橋梁震后功能恢復曲線可以用低損傷功能恢復曲線來表示，即修復次序為支座-軌道-橋墩，功能恢復曲線函數如式(14)；

41、

42、其中：wt為軌道功能恢復權重系數。

43、一種鐵路梁式橋震后功能恢復曲線確定系統，包括：

44、計算模塊1：確定目標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對比確定是否需要開展應急搶修；

46、若qr小于qm，則進行應急搶修，確定橋梁震后功能恢復到應急運行狀態(tài)的功能恢復曲線函數，并計算應急修復任務完成后的橋墩修復時間，確定應急修復的功能恢復曲線；

47、若qr大于或等于qm，則計算構件修復時間以及功能恢復構件的貢獻權重系數，判斷橋墩在橋梁功能恢復過程中是否占據主要地位，最終確定橋梁震后功能恢復曲線基本形式。

48、綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明的有益效果是：

49、本發(fā)明提出應急修復、高損傷修復、低損傷修復三類功能恢復曲線，考慮不同損傷模式下構件修復后對橋梁功能恢復的貢獻，并基于震后殘余功能和構件功能貢獻權重系數作為功能恢復曲線選擇判斷指標，以此建立了考慮不同修復策略的鐵路梁式橋震后功能恢復曲線及其確定方法。提出的適用于鐵路橋梁震后功能恢復曲線反映了實際構件修復次序、構件損傷狀態(tài)及對功能恢復貢獻差異和應急修復這一特殊情況，給鐵路橋梁震后功能恢復策略的選擇提供參考。