(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210570959.3 (22)申请日 2022.05.24 (71)申请人 华东交通大 学 地址 330013 江西省南昌市经济技 术开发 区双港东大街808号 (72)发明人 任亮　万超　郑盛佩　章宇豪　 (74)专利代理 机构 南昌市平凡知识产权代理事 务所 36122 专利代理师 姚伯川 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种混凝 土桥墩车辆撞击后损伤评估方法 (57)摘要 一种混凝土桥墩车辆撞击后损伤评估 方法， 包括： （1） 计算不同撞击速度和撞击质量组合工 况下的撞击动能 E、 应变率 和截面损伤 因子dk； （2） 建立截面损伤 因子dk与撞击动能 E、 应变率 之间数学模型； （3） 得到应变率 ‑撞击动能 E损 伤状态评判阈值表达式； （4） 建立应变率 ‑撞击 动能E损伤状态评估云图， 确定混凝土桥墩损伤 情况。 本发 明在考虑车辆撞击动能对混凝土桥墩 损伤贡献的基础上， 进一步计入应变率效应对混 凝土桥墩撞击损伤的影 响， 建立一种混凝土桥墩 车辆撞击后损伤程度的评估 方法， 从而真实的反 映车辆撞击后混凝土桥墩的损伤 程度， 为混凝土 桥墩抗撞设计和车辆撞击后桥墩结构快速准确 评估提供参 考。 权利要求书1页 说明书7页 附图3页 CN 114741937 A 2022.07.12 CN 114741937 A 1.一种混凝 土桥墩车辆撞击后损伤评估方法， 其特 征在于， 所述方法包括： (1)计算不同撞击速度和撞击质量组合工况下的撞击动能E、 应变率 和截面损伤因子 dk； (2)通过数值回归建立截面损伤因子dk与撞击动能E、 应 变率 之间数学模型； (3)根据桥墩破坏状态界限， 计算截面损伤因子阈值p和q， 得到应变率 ‑撞击动能E损 伤状态评判阈值表达式； (4)建立应变率 ‑撞击动能E损伤状态评估云图， 根据实际的撞击动能E和应变率 在 损伤状态评估云图中位置确定混凝 土桥墩损伤情况。 2.根据权利要求1所述的一种混凝土桥墩车辆撞击后损伤评估方法， 其特征在于， 所述 截面损伤因子dk按下式计算： 式中， n为截面单元数量， d为单元损伤因子， 当 d＝0时， 表示单元处于无损状态， 当 d＝1 时， 表示单 元处于完全受损状态。 3.根据权利要求1所述的一种混凝土桥墩车辆撞击后损伤评估方法， 其特征在于， 所述 截面损伤因子dk与撞击动能E、 应 变率 之间数学模型的表达式如下： 式中， a、 b、 c为常系数， 其 值通过数值回归分析确定 。 4.根据权利要求1所述的一种混凝土桥墩车辆撞击后损伤评估方法， 其特征在于， 所述 应变率 ‑撞击动能E ‑损伤状态评判阈值表达式确定步骤如下： (1)计算混凝土桥墩车辆撞击后墩底出现少量变形， 但未开裂时的截面损伤因子阈值 p； (2)计算混凝土桥墩车辆撞击后撞击区域与墩底轻度变形， 部分混凝土出现开裂剥落 时的截面损伤因子阈值q； (3)当截面损伤因子dk分别为p和q时， 代入截面损伤因子dk与撞击动能E、 应变率 之间 数学模型， 得到应 变率 ‑撞击动能E损伤状态评判阈值表达式如下： 5.根据权利要求1所述的一种混凝土桥墩车辆撞击后损伤评估方法， 其特征在于， 所述 应变率 ‑撞击动能E损伤状态评估云图建立的步骤如下： (1)以撞击动能E为横坐标， 应变率 为纵坐标， 根据应变率 ‑撞击动能E损伤状态评判 阈值表达式， 绘制截面损伤因子dk为p和q时对应的损伤状态评判阈值曲线； (2)将dk＝p时的损伤状态评判阈值曲线与横坐标、 纵坐标包围区间定义为轻度损伤区 间， 截面损伤因子dk为p和q时对应的两条损伤状态评判阈值曲线包围区间定义为中度损伤 区间； 其余区间定义 为重度损伤区间， 得到应 变率 ‑撞击动能E损伤状态评估云图。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114741937 A 2一种混凝土桥墩车辆撞击后损伤评估方 法 技术领域 [0001]本发明涉及一种混凝土桥墩车辆撞击后损伤评估方法， 属桥梁工程保护技术领 域。 背景技术 [0002]随着我国经济快速发展， 城市道路交通的运输负担日益繁重。 跨线桥梁因其具有 跨越障碍以及与普通道路交错并行 的优势， 成为缓减城市道路交通压力的重要途径。 但受 车辆超载超限、 路政 管理不健全、 驾驶失误等因素的影响， 车辆撞击 混凝土桥墩事故屡见不 鲜， 造成巨大的经济损失和社会影响。 为此， 对车辆撞击后混凝土桥墩损伤程度进 行快速评 估显得尤为重要。 [0003]目前的研究表明混凝土桥墩在车辆撞击发生后， 其损伤程度与融合车辆撞击速度 和撞击质量的撞击动能密切相关。 因此， 国内外学者基于撞击速度和撞击质量， 分别以车辆 撞击力、 桥墩变形、 剩余承载力和 动态剪力等为损伤评估指标， 提出了不同混凝土桥墩车辆 撞击损伤评估方法。 但混凝土桥墩撞击后的真实损伤状态表明， 即使撞击动能相等， 实际的 损伤程度也可能存在显著差异。 这是 由于车辆撞击过程中， 混凝土桥墩存在明显的应变率 效应， 而目前的损伤评估方法忽略了应变率效应对桥墩损伤的影响。 因此， 在考虑撞击动能 的基础上， 进一步计入材料应变率效应， 建立车辆撞击后混凝土桥墩损伤程度评估方法具 有重要的现实需求。 发明内容 [0004]本发明的目的是， 针对现有不同混凝土桥墩车辆撞击损伤评估方法忽略了应变率 效应对桥墩损伤的影响， 导致评估不准确存在问题， 提出一种混凝土桥墩车辆撞击后损伤 评估方法。 [0005]实现本发明的技术方案如下， 一种混凝土桥墩车辆撞击后损伤评估方法， 包括以 下步骤： [0006]S1， 开展混凝 土墩柱落锤冲击试验， 得到墩柱应 变率时程试验曲线。 [0007]S2， 基于LS ‑DYNA软件， 结合混凝土和钢筋应变率效应数学模型， 建立混凝土墩柱 落锤冲击有限元模型。 [0008]S3， 应用建立的冲击有限元模型， 计算混凝土墩柱落锤应变率时程曲线， 通过与试 验曲线对比， 修 正混凝土应变率效应数 学模型中应 变率阈值。 [0009]S4， 基于修正后的混凝土应变率效应数学模型， 建立车辆和混凝土桥墩接触有限 元模型， 计算不同撞击速度和撞击质量组合工况下的撞击动能E、 应变率 和截面损伤因子 dk。 [0010]S5， 通过数值回归建立截面损伤因子dk与撞击动能E、 应 变率 之间数学模型。 [0011]S6， 根据桥墩破坏状态界限， 计算截面损伤因子阈值p和q， 得到应变率 ‑撞击动能 E损伤状态评判阈值表达式。说　明　书 1/7 页 3 CN 114741937 A 3