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申请/专利权人：中冶建筑研究总院有限公司;北京建筑大学;桂林理工大学

摘要：本发明提供了考虑材料劣化和地震损伤的老旧结构余震韧性动态评估方法，包括：采用合适的数学模型，针对老旧结构的材料退化进行有限元建模；挑选所需要的主余震序列记录，并对老旧结构有限元模型进行非线性时程分析，得到结构的主震损伤数据和主余震累积损伤数据；对主余震损伤数据进行分类，并与相应的余震强度参数构成参数对；构造余震动态概率需求模型，得到余震易损性曲线；计算结构的修复时间和经济损失；在经典的韧性评估公式中引入考虑结构损伤状态这一研究思想，将已获得的考虑损伤状态的修复时间和经济损失引入韧性评估公式，提出同时考虑材料劣化状态和地震损伤的老旧钢筋混凝土结构动态余震韧性计算公式，并计算得到相应的韧性曲线。

主权项：1.考虑材料和地震损伤的老旧结构余震韧性动态评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：针对老旧结构的材料退化进行有限元建模，使其较好地模拟老旧结构的力学行为；S2：挑选所需要的主余震序列记录，并对S1中的老旧结构有限元模型进行非线性时程分析，得到老旧结构的主震损伤数据和主余震累积损伤数据；S3：基于S2的主震损伤数据和主余震累积损伤数据，针对不同劣化状态和不同主震损伤状态条件下的主余震累积损伤数据进行分类，并与相应的余震强度参数构成参数对；S4：基于S3的分类结果，针对不同劣化条件和不同主震损伤状态下的主余震累积损伤数据与余震强度参数对，采用对数正态分布构造不同劣化状态和不同主震损伤状态条件下的余震动态概率需求模型，计算得到随损伤条件动态变化的余震易损性曲线；S5：基于S4的计算结果并参考我国现行的《建筑抗震韧性评价标准》，按照先修复结构构件，后修复非结构构件的顺序，计算结构的修复时间；基于S4得到的随损伤条件动态变化的余震易损性曲线，考虑由地震造成的直接损失，计算老旧结构的经济损失；步骤6：基于S4和S5的计算结果，在韧性评估公式中引入考虑结构损伤状态这一研究思想，将已获得的考虑损伤状态的修复时间和经济损失引入韧性评估公式，提出同时考虑材料劣化状态和地震损伤的老旧钢筋混凝土结构动态余震韧性计算公式，并计算得到相应的韧性曲线；所述S1具体包括：针对老旧钢筋混凝土结构的锈蚀钢筋和由锈胀导致的外包混凝土开裂行为进行模拟，并通过下式计算劣化后材料的各项力学指标，并建立老旧钢筋混凝土结构的有限元模型； bf-b0＝ncwcrwcr＝2πvrs-1X式中，A*,fy*,fu*,εu*分别代表锈蚀钢筋的剩余截面面积、剩余屈服强度、剩余极限抗拉强度和剩余极限伸长量；fc*表示开裂混凝土的抗压强度；与之对应的A,fy,fu,εu,fc表示完好材料的各项力学指标；η表示锈蚀率；π为圆周率；D为钢筋直径；ε1和εc0表示平均拉应变和峰值压应变；K为模型参数，取为0.1；bf和b0分别表示锈蚀与未锈蚀梁的宽度；nc表示受压区的钢筋数目；wcr表示开裂宽度；vrs表示体积膨胀率；X表示锈蚀深度；所述S4中随损伤条件动态变化的余震易损性曲线，如下式所示： 式中，MA、MS和AS分别为主余震、主震和余震的缩写；PLSi|IMAS,DSMSη为锈蚀率为η的老旧在主震损伤状态为DSMS条件下，经历强度为IMAS余震作用下发生极限状态LSi失效的概率，连成线即为余震易损性曲线；表示不同锈蚀率η和不同主震损伤状态DSMS条件下的结构累积损伤，取对数后即为余震动态概率需求模型；C表示结构的能力参数；β表示对数标准差；IMAS为余震强度参数；EDP表示工程需求参数；N为余震数目；LSi为第i个极限状态；θ1和θ2为模型参数；所述S5中老旧结构的修复时间计算公式如下： 式中，表示老旧结构在不同锈蚀率η和不同主震损伤状态DSMS条件下的总修复时间；k表示所处的第k层；TR.S,k和TR.NS,k表示结构构件和非结构构件的修复时间；所述老旧结构的经济损失计算公式如下： 式中，κ为放大系数；RDS,i为结构处于第i个损伤状态DSi时的损失系数；PDSi|IMAS,DSMSη为锈蚀率为η的老旧在主震损伤状态为DSMS条件下，经历强度为IMAS余震作用下发生破坏状态DSi失效的概率；所述步骤6中所述老旧钢筋混凝土结构动态韧性计算公式如下： Qt|IMAS,DSMSη＝Qt＜t0η-Lt|IMAS,DSMSη·[Ht-t0-Ht-t0+TR]·ft,t0,TRLt|IMAS,DSMSη＝LDir式中，TR和TLC分别代表广义的修复时间和控制时间；t表示时间微元；Qt|IMAS,DSMSη为考虑损伤状态的老旧结构功能函数；Qtt0表示结构的初始功能；Lt|IM表示广义的结构损失函数H·为Heaviside阶跃函数；f·表示恢复函数。

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