【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及橋梁工程，具體為汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法和系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、橋梁是現(xiàn)代交通體系的重要組成部分，其不僅跨越自然障礙連接各地，還影響著經(jīng)濟(jì)活動與社會交往的流暢性。然而，極端氣候事件頻發(fā)使得漂浮物撞擊橋梁的風(fēng)險也隨之增加，汛期河流水位激增與流速加快導(dǎo)致大量樹木、垃圾及失控船只等漂浮物隨波逐流，相關(guān)物體在撞擊橋梁時會釋放巨大動能，進(jìn)而對橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，輕者造成局部損害，重者則可能導(dǎo)致橋梁整體功能喪失。
2、橋梁一旦因漂浮物撞擊而失效，意味著交通中斷甚至對社會經(jīng)濟(jì)秩序造成影響。另外一方面，汛期此類事件還可能觸發(fā)次生災(zāi)害，例如橋梁斷裂后形成臨時洪水屏障進(jìn)一步擴大了災(zāi)害范圍，進(jìn)而威脅到沿岸居民的生命與財產(chǎn)安全。當(dāng)前失效評估方法大多依賴于確定性分析手段，在處理過程中未能充分融入漂浮物分布的概率特性、河流水動力學(xué)的隨機變化以及橋梁受力性能的不確定性等因素，無法實現(xiàn)概率性失效的全面評估，因此需要進(jìn)一步探究漂浮物撞擊橋梁的失效機理，設(shè)計一套科學(xué)有效的概率性評估體系，有助于確保橋梁結(jié)構(gòu)安全和維護(hù)交通網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有方法的缺陷以及實際應(yīng)用的不足，針對漂浮物撞擊橋梁的極端事件，現(xiàn)需要結(jié)合物理原理、力學(xué)分析及概率統(tǒng)計等方法，深入剖析漂浮物撞擊導(dǎo)致的橋梁失效機制，通過數(shù)學(xué)模型量化不同水流狀態(tài)與漂浮物特征下橋梁受損的風(fēng)險，進(jìn)而更精確地預(yù)估橋梁在汛期洪水中的潛在危險，進(jìn)一步為橋梁的設(shè)計與后期維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。第一方面本專利技術(shù)提供了汛期漂浮物撞擊
2、可選地，所述基于所述汛期漂浮物數(shù)據(jù)與河流水文信息得到水流速度情況和漂浮物運動狀況包括：依據(jù)所述汛期漂浮物數(shù)據(jù)與河流水文信息建立水流速度分析函數(shù)和漂浮物運動分析方程；結(jié)合所述水流速度分析函數(shù)和所述漂浮物運動分析方程獲得漂浮物運動與水流分析模型；通過所述漂浮物運動與水流分析模型得到水流速度情況和漂浮物運動狀況。本專利技術(shù)建立了水流速度分析函數(shù)和漂浮物運動分析方程，不僅提高了分析結(jié)果的精確性，還增強了概率性失效評估方法的預(yù)測能力。
3、可選地，所述水流速度分析函數(shù)，滿足如下關(guān)系；
4、
5、其中，表示水流速度，表示方程隨時間的變化情況，表示梯度算子，表示水的密度，表示壓力場，表示壓力場的梯度，表示水的動力粘度，表示水流速度的拉普拉斯算子，表示外部力項。本專利技術(shù)函數(shù)綜合考慮了水流速度的時間變化率、對流效應(yīng)、壓力梯度力以及粘性耗散等多種因素，有利于準(zhǔn)確分析水流速度的動態(tài)行為特征。
6、可選地，所述漂浮物運動分析方程，滿足如下關(guān)系；
7、
8、其中，表示漂浮物的質(zhì)量，表示漂浮物的速度，表示速度隨時間的變化情況，表示漂浮物的拖曳力，表示漂浮物的浮力，表示漂浮物的重力。本專利技術(shù)的漂浮物運動分析方程可以更準(zhǔn)確地預(yù)測漂浮物的運動軌跡和速度變化，為橋梁的安全評估和維護(hù)提供支持。
9、可選地，所述根據(jù)所述水流速度情況和所述漂浮物運動狀況建立漂浮物拖拽力預(yù)測模型包括：通過所述水流速度分析函數(shù)得到水流速度情況；基于所述漂浮物運動分析方程獲得漂浮物運動狀況；結(jié)合所述水流速度情況和所述漂浮物運動狀況建立漂浮物拖拽力預(yù)測模型。本專利技術(shù)根據(jù)水流速度情況和漂浮物運動狀況建立漂浮物拖拽力預(yù)測模型，有助于提高預(yù)測準(zhǔn)確性和增強模型實用性，有助于準(zhǔn)確分析漂浮物撞擊橋梁的風(fēng)險。
10、可選地，所述漂浮物拖拽力預(yù)測模型，滿足如下關(guān)系；
11、
12、其中，表示洪水對漂浮物的拖拽力，表示漂浮物的密度，表示漂浮物與水接觸的表面積，表示漂浮物速度折算系數(shù)，表示水流速度，表示雷諾數(shù)，表示碰撞角度。本專利技術(shù)模型綜合考慮了漂浮物的物理特性、水流速度、雷諾數(shù)以及碰撞角度等多個因素，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測漂浮物在洪水中的拖拽力。
13、可選地，所述基于所述汛期漂浮物數(shù)據(jù)與河流水文信息設(shè)定橋梁損傷評估機制，依據(jù)所述橋梁損傷評估機制獲得評估參數(shù)分析結(jié)果包括：基于所述汛期漂浮物數(shù)據(jù)與河流水文信息設(shè)置橋梁損傷評估參數(shù)，所述橋梁損傷評估參數(shù)包括橋梁結(jié)構(gòu)變形量、碰撞沖擊力、漂浮物質(zhì)量、水流速度、橋梁剛度和支座摩擦系數(shù)；結(jié)合所述橋梁結(jié)構(gòu)變形量、所述碰撞沖擊力、所述漂浮物質(zhì)量、所述水流速度、所述橋梁剛度和所述支座摩擦系數(shù)設(shè)定橋梁損傷評估機制；基于所述橋梁損傷評估機制獲得評估參數(shù)分析結(jié)果。本專利技術(shù)的橋梁損傷評估機制整合了汛期漂浮物數(shù)據(jù)、河流水文信息以及橋梁物理特性，使得評估機制能夠全面地考慮橋梁損傷因素，從而提高評估結(jié)果的準(zhǔn)確度和可行性。
14、可選地，所述橋梁結(jié)構(gòu)變形量，滿足如下關(guān)系：
15、
16、其中，表示橋梁結(jié)構(gòu)的變形量，表示橋梁結(jié)構(gòu)變形量的臨界值；
17、所述碰撞沖擊力，滿足如下關(guān)系：
18、
19、其中，表示碰撞的沖擊力，表示摩擦系數(shù)，表示正壓力；
20、所述漂浮物質(zhì)量，滿足如下關(guān)系：
21、
22、其中，表示漂浮物質(zhì)量，表示漂浮物質(zhì)量正態(tài)分布的均值，表示漂浮物質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)差；
23、所述水流速度，滿足如下關(guān)系：
24、
25、其中，表示水流速度，表示水流速度正態(tài)分布的均值，表示水流速度的標(biāo)準(zhǔn)差；
26、所述橋梁剛度，滿足如下關(guān)系：
27、
28、其中，表示橋梁結(jié)構(gòu)的剛度，表示橋梁剛度正態(tài)分布的均值，表示橋梁剛度的標(biāo)準(zhǔn)差；
29、所述支座摩擦系數(shù)，滿足如下關(guān)系：
30、
31、其中，表示支座摩擦系數(shù)，表示支座摩擦系數(shù)正態(tài)分布的均值，表示支座摩擦系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。
32、本專利技術(shù)設(shè)定了明確的參數(shù)計算公式為橋梁損傷評估提供了量化標(biāo)準(zhǔn)，使得評估結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確，其中充分考慮了不同參數(shù)的隨機性和不確定性，進(jìn)一步提高了概率性失效評估方法的魯棒性和適用性。
33、可選地，所述建立概率性失效判斷模型包括：依據(jù)蒙特卡洛模擬框架建立概率性失效判斷模型；
34、所述概率性失效判斷模型，滿足如下關(guān)系：
35、
36、其中，表示橋梁結(jié)構(gòu)變形量失效概率本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
1.汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述基于所述汛期漂浮物數(shù)據(jù)與河流水文信息得到水流速度情況和漂浮物運動狀況包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述水流速度分析函數(shù)，滿足如下關(guān)系；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述漂浮物運動分析方程，滿足如下關(guān)系；
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述根據(jù)所述水流速度情況和所述漂浮物運動狀況建立漂浮物拖拽力預(yù)測模型包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述漂浮物拖拽力預(yù)測模型，滿足如下關(guān)系；
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述基于所述汛期漂浮物數(shù)據(jù)與河流水文信息設(shè)定橋梁損傷評估機制，依據(jù)所述橋梁損傷評估機制獲得評估參數(shù)分析結(jié)果包括：>
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述橋梁結(jié)構(gòu)變形量，滿足如下關(guān)系：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述建立概率性失效判斷模型包括：
10.汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估系統(tǒng)，其特征在于，系統(tǒng)包括處理器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲器，所述處理器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和存儲器相互連接，其中，所述存儲器用于存儲計算機程序，所述計算機程序包括程序指令，所述處理器被配置用于調(diào)用所述程序指令，執(zhí)行如權(quán)利要求1-9任一項所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述基于所述汛期漂浮物數(shù)據(jù)與河流水文信息得到水流速度情況和漂浮物運動狀況包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述水流速度分析函數(shù)，滿足如下關(guān)系；
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述漂浮物運動分析方程，滿足如下關(guān)系；
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述根據(jù)所述水流速度情況和所述漂浮物運動狀況建立漂浮物拖拽力預(yù)測模型包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汛期漂浮物撞擊橋梁的概率性失效評估方法，其特征在于，所述漂浮物拖拽力預(yù)測模型，滿足如下關(guān)系；...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李鵬飛，韓旭，陳啟剛，金宣吉，魏思聰，毛燕，
申請(專利權(quán))人：交通運輸部公路科學(xué)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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