本發(fā)明涉及土木工程結(jié)構(gòu)的損傷評(píng)估技術(shù),特別是涉及一種利用拱形混凝土結(jié)構(gòu)遭受滾石沖擊荷載時(shí)的應(yīng)變響應(yīng)數(shù)據(jù),測(cè)量結(jié)構(gòu)損傷分布特征并構(gòu)建結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系的方法,以及方法的應(yīng)用。屬于適用于特定功能的電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理、結(jié)構(gòu)部件的沖擊測(cè)試、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù):
1、作為被動(dòng)防護(hù)設(shè)施,山區(qū)交通運(yùn)輸干線的隧道明洞始終處于山體崩塌滾石災(zāi)害的威脅環(huán)境中,極易受到滾石直接沖擊破壞。明洞結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵明洞襯砌安全。明洞遭受滾石沖擊破壞之后,襯砌結(jié)構(gòu)損傷程度鑒定評(píng)估是災(zāi)情應(yīng)急處置、災(zāi)后恢復(fù)重建的必要甚至首要環(huán)節(jié)之一。
2、壓力-沖量曲線(p-i曲線)是沖擊損傷評(píng)估的簡(jiǎn)潔高效工具,但在現(xiàn)有技術(shù)中始終僅限于評(píng)估爆炸荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的損傷程度,從未被用于撞擊荷載所致的襯砌損傷。造成該現(xiàn)狀的原因主要在于四方面:第一,爆炸荷載與撞擊荷載雖同屬建筑物所受的偶然荷載,但兩者產(chǎn)生沖擊波類型、運(yùn)動(dòng)及其破壞性質(zhì)完全不同。前者在對(duì)建筑物產(chǎn)生反射超壓值荷載后會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生繞射超壓荷載,后者則無(wú)。因而荷載分析計(jì)算的一般原則是,前者將動(dòng)荷載等效為靜力荷載計(jì)算,或者直接按爆炸時(shí)程進(jìn)行動(dòng)力分析;后者則根據(jù)撞擊物的質(zhì)量、速度、撞擊時(shí)間和作用點(diǎn)分析計(jì)算。這使得撞擊荷載測(cè)試數(shù)據(jù)較難用于構(gòu)建曲線評(píng)估工具。第二,建筑結(jié)構(gòu)在撞擊荷載與爆炸荷載下的動(dòng)力響應(yīng)完全不同。爆炸荷載與撞擊荷載在原理層面相互區(qū)別的一個(gè)較直觀的表現(xiàn)是,沖擊波加載技術(shù)可以有效模擬爆炸荷載,用于爆炸力學(xué)研究,卻無(wú)法模擬撞擊荷載。第三,現(xiàn)有利用工程算法計(jì)算的沖擊損傷測(cè)量方法多以單一構(gòu)件目標(biāo)或者規(guī)則的整體目標(biāo)為對(duì)象,方法中使用的各類指標(biāo)無(wú)法適用于拱形結(jié)構(gòu)形式的目標(biāo)測(cè)量評(píng)估,因而無(wú)法解決明洞襯砌(混凝土拱形結(jié)構(gòu))中的同類技術(shù)問(wèn)題。最后,建立p-i圖解曲線評(píng)估工具的關(guān)鍵是經(jīng)科學(xué)可靠手段篩選出主控變量,但目前尚無(wú)可信賴的篩選方案。受限于這些基礎(chǔ)性差異,目前對(duì)于明洞襯砌結(jié)構(gòu)的滾石損傷研究較多針對(duì)明洞動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題,沒(méi)有開(kāi)發(fā)出切實(shí)有效的圖解類損傷評(píng)估工具。
3、現(xiàn)有技術(shù)“基于加速度信號(hào)雙耳墻式明洞結(jié)構(gòu)落石沖擊損傷預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)研究”(李東明,成都理工大學(xué),2017年)公開(kāi)了一種滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)后損傷評(píng)估方法。該方法將受拉損傷因子作為基礎(chǔ),利用abaqus混凝土損傷本構(gòu)模型提供的損傷因子作為評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)損傷程度的微觀量化指標(biāo),利用統(tǒng)計(jì)手段將模型拱部所有單元損傷因子的平均值作為整個(gè)明洞結(jié)構(gòu)損傷程度的量化指標(biāo);在此基礎(chǔ)上得到不同滾石直徑(或滾石質(zhì)量)、不同沖擊初速度與明洞損傷程度的對(duì)應(yīng)關(guān)系;同時(shí)擬合構(gòu)建了滾石沖擊動(dòng)能與拱部單元損傷因子均值(損傷程度量化指標(biāo))間的一元四次多項(xiàng)式函數(shù)模型。該評(píng)估方法的主要缺陷在于,一方面,僅統(tǒng)計(jì)一個(gè)研究案例中拱頂處受拉損傷情況,沒(méi)有針對(duì)明洞襯砌結(jié)構(gòu)的拉伸損傷計(jì)算模型與損傷程度分級(jí)體系;另一方面,方法實(shí)現(xiàn)依賴拱頂沉降量數(shù)據(jù)或者加速度信號(hào),該項(xiàng)數(shù)據(jù)在實(shí)際滾石案例中難以直接獲取,也就難以在不依托專門(mén)搭建的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量體系得以重復(fù)再現(xiàn),限制了技術(shù)方案在研究或生產(chǎn)實(shí)踐中的推廣使用,無(wú)法累積用于建構(gòu)評(píng)估體系的充分?jǐn)?shù)據(jù)。總之,該技術(shù)只適用于對(duì)針對(duì)專門(mén)研究案例的損傷測(cè)量,無(wú)法解決損傷評(píng)估體系構(gòu)建問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系構(gòu)建方法及應(yīng)用。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明首先提供一種滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系構(gòu)建方法,技術(shù)方案如下。
3、一種滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系構(gòu)建方法,其特征在于:
4、步驟s100、構(gòu)建由損傷因子dt表達(dá)的滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷本構(gòu)模型dcm,構(gòu)建滾石-明洞三維有限元模型,三維有限元模型中的襯砌結(jié)構(gòu)運(yùn)用所述本構(gòu)模型dcm構(gòu)建,篩選宏觀損傷指標(biāo) ψ,所述宏觀損傷指標(biāo) ψ是能夠表征襯砌結(jié)構(gòu)由滾石沖擊所致的宏觀損傷特征的指標(biāo);
5、步驟s200、利用所述三維有限元模型開(kāi)展模擬計(jì)算,進(jìn)行滾石動(dòng)力參數(shù)與結(jié)構(gòu)參數(shù)影響下的明洞襯砌結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析、明洞襯砌損傷演化階段特征分析,統(tǒng)計(jì)模擬計(jì)算數(shù)據(jù)中的拱頂撓度 u與宏觀損傷指標(biāo) ψ二特征參數(shù),構(gòu)建由 ψ與 u表達(dá)的滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)宏觀損傷演化模型 ψ- u;
6、步驟s300、利用所述演化模型 ψ- u開(kāi)展模擬試驗(yàn),分析明洞襯砌結(jié)構(gòu)沖擊損傷演化階段,利用結(jié)果數(shù)據(jù)構(gòu)建滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷程度分級(jí)體系das,所述體系das包括損傷定級(jí)dac、損傷評(píng)估指標(biāo)dai、dai的定級(jí)閾值daicr,所述損傷定級(jí)dac的級(jí)數(shù)結(jié)構(gòu)根據(jù)明洞襯砌結(jié)構(gòu)沖擊損傷演化階段分析結(jié)果確定;
7、步驟s400、選取滾石沖擊明洞襯砌事件中p個(gè)可觀測(cè)指標(biāo)作為備選變量q,所述備選變量q包括能夠表征滾石結(jié)構(gòu)與動(dòng)力特征的可觀測(cè)指標(biāo)、能夠表征明洞襯砌結(jié)構(gòu)與響應(yīng)特征的可觀測(cè)指標(biāo),所述能夠表征明洞襯砌結(jié)構(gòu)與響應(yīng)特征的可觀測(cè)指標(biāo)包括拱頂撓度 u,采用量綱分析方法構(gòu)建式1函數(shù)并考察各備選變量q與指標(biāo)dai間相關(guān)性,統(tǒng)計(jì)篩選出滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷的二主控變量x、y,
8、????式1;
9、步驟s500、利用式1函數(shù),確定所述體系das中各定級(jí)閾值daicr對(duì)應(yīng)的二主控變量的臨界條件值xcr與ycr,并模擬計(jì)算二主控變量不同組合工況(x,y)條件下的dai值dai(x,y);基于dai(x,y)數(shù)據(jù),搜索各級(jí)daicr對(duì)應(yīng)的損傷臨界點(diǎn)(xcr,?ycr),所述損傷臨界點(diǎn)(xcr,?ycr)是x與y同時(shí)分別滿足臨界條件值xcr與ycr的組合工況(x,y);以各級(jí)損傷臨界點(diǎn)(xcr,?ycr)為基礎(chǔ)構(gòu)建各損傷定級(jí)dac對(duì)應(yīng)的滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷臨界曲線cda,所述曲線cda依式2表達(dá),
10、????式2,
11、式中,c-常量系數(shù)。
12、上述滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系構(gòu)建方法旨在構(gòu)建一種廣義p-i曲線的圖解類滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系。構(gòu)建p-i曲線評(píng)估工具的關(guān)鍵是建立能夠表征滾石-明洞襯砌沖擊系統(tǒng)中的二主控變量與反映明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷演化過(guò)程的階段性量變臨界狀態(tài)的特征變量之間盡可能精確的映射函數(shù)。為解決該技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明上述構(gòu)建方法,首先,基于選取的損傷因子dt設(shè)計(jì)宏觀損傷指標(biāo) ψ,與襯砌結(jié)構(gòu)指標(biāo) u組合,利用有限元試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立 ψ- u宏觀損傷演化模型,利用該模型分析確定明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷演化過(guò)程的階段性量變臨界狀態(tài)及損傷指標(biāo)閾值,并進(jìn)一步構(gòu)建損傷程度分級(jí)體系das,該體系包括損傷定級(jí),以及基于襯砌結(jié)構(gòu)指標(biāo) u的損傷評(píng)估指標(biāo)及定級(jí)閾值。其次,構(gòu)建滾石-明洞襯砌沖擊系統(tǒng)理論分析模型,選取能夠表征該系統(tǒng)沖擊-響應(yīng)雙向互動(dòng)的可觀測(cè)指標(biāo)作為主控變量的備選項(xiàng),利用量綱分析建立主控變量備選項(xiàng)與定級(jí)閾值間的映射函數(shù),篩選出二主控變量x、y。最后,基于二主控變量在不同模擬工況下的試驗(yàn)數(shù)據(jù),以體系das為媒介工具,確定主控變量組合(x,y)在襯砌損傷演化過(guò)程中發(fā)生階段性量變的臨界點(diǎn),即為各級(jí)損傷臨界點(diǎn)(xcr,?ycr),通過(guò)積累(xcr,?ycr)數(shù)據(jù)擬合曲線,得到由廣義p-i曲線圖解的損傷評(píng)估體系。
13、以上述滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系構(gòu)建方法為基礎(chǔ),本發(fā)明進(jìn)一步提供優(yōu)化改進(jìn)方案。各項(xiàng)優(yōu)化改進(jìn)方案可以同時(shí)實(shí)施,也可以在不影響方案技術(shù)邏輯銜接的前提下分別實(shí)施。
14、優(yōu)化一、采用拱頂撓度 u與襯砌結(jié)構(gòu)允許撓度 u d的比值d(式3)作為一種具體的損傷評(píng)估指標(biāo)dai方案。本發(fā)明經(jīng)前期理論分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試發(fā)現(xiàn),以襯砌結(jié)構(gòu)為代表的混凝土拱形結(jié)構(gòu)在滾石沖擊荷載應(yīng)變中集中表現(xiàn)出兩方面特性:一方面,在整個(gè)拱結(jié)構(gòu)中,當(dāng)拱頂最大位移突破一定值,損傷值會(huì)出現(xiàn)指數(shù)型上升;另一方面,在損傷值指數(shù)型上升階段,損傷并非聚集于受撞局部,而是散布于整個(gè)拱形結(jié)構(gòu)且連接成面,致使結(jié)構(gòu)失去承載能力并達(dá)到無(wú)法修復(fù)程度。此二項(xiàng)特征滿足允許撓度 u d指標(biāo)所表征的結(jié)構(gòu)特征?;诖税l(fā)現(xiàn),本發(fā)明認(rèn)為引入允許撓度 u d能夠有效度量大型拱形混凝土結(jié)構(gòu)在滾石沖擊荷載下的變形特征,尤其是能夠有效度量損傷特征。在此基礎(chǔ)上,利用拱頂撓度 u相對(duì)于允許撓度 u d的程度,即能構(gòu)建出簡(jiǎn)潔的測(cè)量指標(biāo)。本優(yōu)化方案是首次將允許撓度 u d作為損傷觀測(cè)變量引入混凝土拱形結(jié)構(gòu)由撞擊荷載所致的損傷評(píng)估測(cè)量。
15、?式3,
16、式中, u-拱頂撓度(mm), u d-襯砌結(jié)構(gòu)允許撓度(mm)。
17、進(jìn)一步地,基于前期分析數(shù)據(jù),本發(fā)明進(jìn)一步確定襯砌結(jié)構(gòu)中 u d的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式(式4),可用于快速計(jì)算d值。式4中,w是拱形結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)寬,單位mm。
18、??式4。
19、優(yōu)化二、提供拉伸損傷計(jì)算模型tdc作為滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷本構(gòu)模型dcm的具體形式。
20、利用混凝土損傷塑性模型模擬混凝土連續(xù)的、塑性的損傷,并假設(shè)其失效由混凝土拉伸開(kāi)裂控制,由此,構(gòu)建得到拉伸損傷計(jì)算模型tdc作為本發(fā)明滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷本構(gòu)模型dcm的具體表達(dá)。模型tdc將明洞襯砌結(jié)構(gòu)拉伸損傷過(guò)程表示為兩階段,包括:階段一、彈性形變階段;階段二、拉伸損傷階段。模型tdc以函數(shù)形式將混凝土拉伸損傷過(guò)程表示為式5方程組。
21、??式5-1,
22、??式5-2,
23、???式5-3,
24、模型tdc中, σt-混凝土拉應(yīng)力(mpa),dt-混凝土受拉損傷因子,e0-混凝土無(wú)損彈性模量(mpa),εt-混凝土受拉應(yīng)變,εpl-混凝土受拉等效塑性應(yīng)變,εck-混凝土開(kāi)裂應(yīng)變,各變量單位及確定方法同混凝土損傷塑性模型。
25、優(yōu)化三、利用拉伸損傷計(jì)算模型tdc定義構(gòu)建宏觀損傷指標(biāo) ψ?;谀P蛅dc,將宏觀損傷指標(biāo) ψ設(shè)計(jì)為襯砌結(jié)構(gòu)所有 n個(gè)構(gòu)件點(diǎn)損傷因子dt的均值(式6-1),
26、????????式6-1。
27、更進(jìn)一步地利用模型tdc,損傷因子dt可以定義為依式6-2表達(dá)的明洞襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)件點(diǎn)的損傷值φ。
28、????式6-2,
29、式中,φ( i, t)-第 i個(gè)襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)件點(diǎn)在時(shí)間t的損傷值,無(wú)量綱。
30、優(yōu)化四、提供滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷程度分級(jí)體系das的基本結(jié)構(gòu)。
31、利用大量前期測(cè)試數(shù)據(jù),本發(fā)明為分級(jí)體系das具體提供一種包括編碼為ds1~ds4的4級(jí)定級(jí)設(shè)計(jì),見(jiàn)表1。
32、表1?滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷程度分級(jí)體系
33、
34、優(yōu)化五、備選變量q中,能夠表征滾石結(jié)構(gòu)與動(dòng)力特征的可觀測(cè)指標(biāo)包括滾石的質(zhì)量 m、沖擊速度 v、接觸頭形狀因子 n*、沖擊角度 θ。其中,接觸頭形狀因子 n*可以依現(xiàn)有技術(shù)zl2022103972851確定。
35、優(yōu)化六、備選變量q中,能夠表征明洞襯砌結(jié)構(gòu)與響應(yīng)特征的可觀測(cè)指標(biāo)包括土體的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)、密度 ρ s、厚度 t s、拱頂撓度 u。進(jìn)一步地,土體的抗壓強(qiáng)度指標(biāo)優(yōu)選為土體抗壓強(qiáng)度 r*。該變量可以依現(xiàn)有技術(shù)zl?2022103972851確定。
36、優(yōu)化七、量綱分析方法選擇π定理,同時(shí)設(shè)定取 m、 v、 t s為互不相關(guān)參數(shù), n*、 θ、 r*、 ρ s、 u為相關(guān)參數(shù)。更進(jìn)一步地,構(gòu)建式7-1、式7-2、式7-3表達(dá)的π定理計(jì)算模型,進(jìn)行變量回歸分析。
37、????式7-1,
38、????式7-2,
39、????式7-3。
40、優(yōu)化八、采用線性插值法,依據(jù)式8條件在dai(x,y)結(jié)果中搜索各級(jí)損傷臨界點(diǎn)(xcr,?ycr),其中,c為與式2中同一常數(shù)系數(shù)。
41、??????式8。
42、發(fā)明另一個(gè)目的是提供上述滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系構(gòu)建方法的應(yīng)用方案。
43、一種上述滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系構(gòu)建方法的應(yīng)用,其特征在于:是在滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷定量評(píng)估中的應(yīng)用。
44、上述應(yīng)用方案可以包含兩類方案。
45、監(jiān)測(cè)預(yù)警類方案:對(duì)于監(jiān)測(cè)對(duì)象明洞,在襯砌結(jié)構(gòu)的拱頂安裝監(jiān)測(cè)終端/傳感器單元用于采集拱頂實(shí)時(shí)撓度數(shù)據(jù),在明洞上部空間安裝監(jiān)測(cè)終端/傳感器單元用于采集滾石幾何特征與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù);預(yù)設(shè)實(shí)時(shí)撓度預(yù)警條件;當(dāng)實(shí)時(shí)撓度滿足預(yù)警條件,發(fā)出預(yù)警信息;獲取滾石幾何特征與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)輸入滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷臨界曲線cda,確定損傷程度;根據(jù)實(shí)時(shí)撓度計(jì)算比值d,依定級(jí)閾值daicr確定損傷等級(jí);將分別依cda與比值d確定的損傷等級(jí)進(jìn)行比對(duì),依就高原則確定損傷等級(jí),并確定明洞損傷形態(tài)描述與可修復(fù)性建議。
46、災(zāi)后評(píng)估類方案:在發(fā)生滾石沖擊破壞明洞后,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查獲取滾石幾何特征與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)、襯砌結(jié)構(gòu)最大撓度數(shù)據(jù);基于滾石幾何特征與運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)利用滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷臨界曲線cda,確定損傷程度;根據(jù)最大撓度計(jì)算比值d,依定級(jí)閾值daicr確定損傷等級(jí);將分別依cda與比值d確定的損傷等級(jí)進(jìn)行比對(duì),依就高原則確定損傷等級(jí),并確定明洞損傷形態(tài)描述與可修復(fù)性建議。
47、與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果是:(1)本發(fā)明滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系構(gòu)建方法是一種滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷測(cè)試方法。利用構(gòu)建的測(cè)試體系,采集能夠反映滾石沖擊與明洞襯砌結(jié)構(gòu)響應(yīng)之間互動(dòng)關(guān)系的測(cè)試信號(hào),并通過(guò)對(duì)所獲信號(hào)分析加工得到數(shù)據(jù),構(gòu)建用于評(píng)估滾石沖擊所致明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷程度的廣義p-i曲線評(píng)估工具。相較于現(xiàn)有技術(shù)只能針對(duì)爆炸荷載作用下的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件損傷程度構(gòu)建p-i曲線評(píng)估工具,一直未能針對(duì)撞擊荷載作用下的混凝土拱形結(jié)構(gòu)損傷構(gòu)建該評(píng)估工具,本發(fā)明解決了該技術(shù)問(wèn)題。(2)現(xiàn)有技術(shù)一直未能解決前述技術(shù)問(wèn)題的原因主要在于,在搭建實(shí)驗(yàn)研究系統(tǒng)時(shí),將對(duì)滾石沖擊荷載下明洞襯砌結(jié)構(gòu)響應(yīng)測(cè)量的關(guān)注點(diǎn)局限在對(duì)拱形結(jié)構(gòu)的局部形變(如拱頂沉降)測(cè)量,因而所解決的問(wèn)題僅限于得到拱頂沉降量與裂縫擴(kuò)展情況(均是結(jié)構(gòu)的局部損傷特征),以及定性描述的損傷程度分級(jí),無(wú)法篩選出采用圖解法進(jìn)行損傷評(píng)估所需的有效主控變量,也無(wú)法建立評(píng)估準(zhǔn)則。簡(jiǎn)言之,現(xiàn)有技術(shù)方案也許是囿于滾石沖擊具有明確沖擊位點(diǎn)這一現(xiàn)象,將研究視域放在襯砌結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵局部,因而無(wú)法解決建立圖解法評(píng)估工具。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是,本發(fā)明采取宏觀研究視域,從構(gòu)建由損傷因子表達(dá)的滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷本構(gòu)模型dcm出發(fā),進(jìn)而構(gòu)建滾石沖擊下襯砌結(jié)構(gòu)宏觀損傷演化模型 ψ- u,再利用模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到宏觀損傷演化的階段特征量化結(jié)果,以及通過(guò)量綱分析確定損傷主控變量,逐步解決了構(gòu)建廣義p-i曲線圖解法評(píng)估工具過(guò)程的各關(guān)鍵問(wèn)題。(3)建立主控變量篩選方法的核心是依循宏觀研究視域的技術(shù)構(gòu)思,構(gòu)建混凝土拱形結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估指標(biāo)dai?,F(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有提出過(guò)該問(wèn)題。本發(fā)明經(jīng)前期研究發(fā)現(xiàn),混凝土拱形結(jié)構(gòu)在滾石沖擊荷載應(yīng)變中集中表現(xiàn)兩方面特性:一方面,在沖擊荷載下,拱頂位移確為重要觀測(cè)指標(biāo),但比該指標(biāo)變化程度更為重要的是,當(dāng)拱頂最大位移達(dá)到明突破一定程度,損傷值會(huì)呈現(xiàn)與前期不同的變化趨勢(shì),即出現(xiàn)指數(shù)型上升;另一方面,在損傷值指數(shù)型上升階段,結(jié)構(gòu)損傷并非聚集于沖擊部位局部,或者是聚集于僅從結(jié)構(gòu)力學(xué)分析出發(fā)能夠預(yù)測(cè)的局部,而是散布于整個(gè)拱形結(jié)構(gòu),且連接成損傷面。正是因?yàn)閾p傷面的出現(xiàn),而非單純局部損傷數(shù)量的增多,致使拱形結(jié)構(gòu)整體失去承載能力,進(jìn)而達(dá)到無(wú)法修復(fù)程度。由于此二項(xiàng)特征滿足允許撓度 u d指標(biāo)所表征的結(jié)構(gòu)應(yīng)變特征,因而本發(fā)明創(chuàng)新性地引入允許撓度 u d表征類似襯砌結(jié)構(gòu)這類大型拱形混凝土結(jié)構(gòu)在滾石沖擊荷載下的變形特征,尤其是能夠有效度量損傷情況。在此基礎(chǔ)上,將拱頂撓度 u與允許撓度 u d結(jié)合,采用直接的比例類指標(biāo),本發(fā)明構(gòu)建出簡(jiǎn)潔有效且具有宏觀意義的損傷評(píng)估指標(biāo)dai,從根本上解決拱形混凝土結(jié)構(gòu)在滾石沖擊荷載下的損傷過(guò)程表征問(wèn)題。(4)本發(fā)明解決了混凝土拱形結(jié)構(gòu)在撞擊沖擊荷載作用損傷發(fā)生的宏觀過(guò)程與測(cè)量問(wèn)題,為構(gòu)建其他類型的損傷評(píng)估圖表類工具提供了基礎(chǔ),為該類問(wèn)題研究與技術(shù)開(kāi)發(fā)提供了新思路。(5)本發(fā)明還提供了滾石沖擊明洞襯砌結(jié)構(gòu)損傷評(píng)估體系構(gòu)建方法的應(yīng)用方案。