一种基于性能衰减的重力式挡土墙韧性评估方法

1.一种基于性能衰减的重力式挡土墙韧性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，根据重力式挡土墙稳定性分析方法，从重力式挡土墙的抗倾覆稳定性、抗滑稳定性、地基承载力、抗剪能力以及裂缝控制五个安全维度出发，选取影响重力式挡土墙安全性能的控制指标，构建重力式挡土墙的性能表征指标；S2，基于S1中所述性能表征指标，建立重力式挡土墙在各指标下的韧性与性能衰减关联模型，并将重力式挡土墙的性能划分为“完好”、“轻微衰减”、“严重衰减”和“失效”四个等级，确定各等级对应的性能阈值并拟合性能衰减函数；S3，基于S2中所述性能衰减函数计算各性能表征指标下评估周期内常态阶段和灾损阶段的韧性指数以及两者耦合的综合韧性指数；S4，基于S1中各性能表征指标及S3中对应的综合韧性指数，构建性能表征指标的判断矩阵，建立各指标的权重计算模型，获取各指标的韧性指数占比；S5，依据S3中所述各性能表征指标在评估周期内的韧性指数及S4中各指标的韧性指数占比，计算重力式挡土墙的加权综合韧性指数，输出其韧性等级，实现对重力式挡土墙韧性的精准量化评估。 2.根据权利要求1所述的一种基于性能衰减的重力式挡土墙韧性评估方法，其特征在于，S1中，所述影响重力式挡土墙安全性能的控制指标包括抗倾覆稳定系数 K t 、抗滑稳定系数 K c 、地基承载力 f a 、抗剪强度 τ 、裂缝宽度 w ，其中，所述抗倾覆稳定系数 K t 计算公式如下： （1）式中， K t 为重力式挡土墙的抗倾覆稳定系数； G 和 x 0 分别为挡土墙自重和其距墙趾的距离； E az 和 x f 分别为墙侧压力的竖向分力和其距墙趾的距离； E ax 和 z f 分别为墙侧压力的水平分力和其距墙趾的距离；所述抗滑稳定系数 K c 计算公式如下： （2）式中， K c 为重力式挡土墙的抗滑稳定系数； μ 为挡土墙基底摩擦系数； G 为挡土墙自重； E az 和 E ax 分别为墙侧压力的竖向分力和水平分力；所述地基承载力 f a 计算公式如下： （3）式中， f a 和 f ak 分别为挡土墙底地基承载力和其特征值； η b 和 η d 为修正系数； γ 和 γ m 分别为挡土墙底土重度和其以上土的加权重度； b 和 d 分别为挡土墙宽度和埋深。 3.根据权利要求1所述的一种基于性能衰减的重力式挡土墙韧性评估方法，其特征在于，S1中，所述重力式挡土墙的性能表征指标包括抗倾覆稳定性、抗滑稳定性、承载力衰减程度、强度衰减程度、裂缝演化程度，其中，所述抗倾覆稳定性计算公式如下： （4）式中， Q 1 ( t )为用抗倾覆稳定性表征的重力式挡土墙的性能衰减函数； K t ( t )为 t 时刻挡土墙的抗倾覆稳定系数；[ K t ]为容许抗倾覆稳定系数；所述抗滑稳定性计算公式如下： （5）式中， Q 2 ( t )为用抗滑稳定性表征的重力式挡土墙的性能衰减函数； K c ( t )为 t 时刻挡土墙的抗滑稳定系数；[ K c ]为容许抗滑稳定系数；所述承载力衰减程度计算公式如下： （6）式中， Q 3 ( t )为用承载力衰减程度表征的重力式挡土墙的性能衰减函数； K p ( t )为 t 时刻挡土墙的承载力稳定系数；所述承载力稳定系数计算公式如下： （7）式中， K p 为挡土墙的承载力稳定系数； f a 为挡土墙底的地基承载力； p k 为挡土墙底的压力；所述强度衰减程度计算公式如下： （8）式中， Q 4 ( t )为用强度衰减程度表征的重力式挡土墙的性能衰减函数； V ( t )为 t 时刻挡土墙受到的最大剪力；[ V ]为挡土墙承受剪力容许值；所述裂缝演化程度计算公式如下： （9）式中， Q 5 ( t )为用裂缝演化程度表征的重力式挡土墙的性能衰减函数； w ( t )为 t 时刻挡土墙的最大裂缝宽度；[ w ]为挡土墙的容许裂缝宽度。 4.根据权利要求1所述的一种基于性能衰减的重力式挡土墙韧性评估方法，其特征在于，S2中，所述四个等级分为“完好”“轻微衰减”“严重衰减”“失效”，并按如下方式进行确定：“完好”等级：重力式挡土墙未遭遇灾变，性能仅在服役期内自然下降，主要功能均不受影响；“轻微衰减”等级：重力式挡土墙受灾变扰动而发生性能衰减后仍能发挥基本作用，并且其性能能够凭借自身韧性缓慢恢复；“严重衰减”等级：重力式挡土墙受灾变扰动后失去主要功能，但仍未完全失效，且仅依靠其自身韧性又难以恢复，需依靠外界抢修方能继续发挥作用；“失效”等级：重力式挡土墙完全失效破坏，失去所有功能，并且难以通过抢修恢复基本功能。 5.根据权利要求1所述的一种基于性能衰减的重力式挡土墙韧性评估方法，其特征在于，重力式挡土墙常态阶段和灾损阶段的性能表现明显不同，分别考虑其在常态阶段和灾损阶段的韧性，S3中，所述韧性指数分为常态韧性指数和灾损韧性指数，其中，所述常态韧性指数的计算公式如下： （10）式中， R Ni 为第 i 个性能表征指标表示的常态韧性指数； Q i ( t )为第 i 个性能表征指标表示的性能衰减函数； T 为评估周期；所述灾损韧性指数计算公式如下： （11）式中， R Di 为第 i 个性能表征指标表示的灾损韧性指数； Q i ( t )、 Q Di ( t )、 Q Ei ( t )和 Q Ri ( t )分别为第 i 个性能表征指标表示的未受扰动、灾损扰动阶段、灾损演化阶段和性能恢复阶段的性能衰减函数； T 为评估周期； T 1 、 T 2 和 T 3 分别为灾损扰动阶段、灾损演化阶段和性能恢复阶段的时长； T 1 + T 2 + T 3 = T；灾害的发生存在偶然性，重力式挡土墙的韧性计算需综合考虑常态阶段的性能衰减和灾损阶段的抵抗、适应和恢复能力，所述综合韧性指数计算公式如下： （12）式中， R Ci 为第 i 个性能表征指标表示的综合韧性指数； R Di 为第 i 个性能表征指标表示的灾损韧性指数； R Ni 为第 i 个性能表征指标表示的常态韧性指数； P 为某一灾害在评估周期 T 内发生的概率。 6.根据权利要求1所述的一种基于性能衰减的重力式挡土墙韧性评估方法，其特征在于，S4中，所述权重包括主观权重和客观权重，其中，所述主观权重计算公式如下： （13）式中， W si 为第 i 个性能表征指标的主观权重；判断矩阵A的元素 A ij 和 A ik 分别表示第 i 个性能表征指标相对于第 j 个和第 k 个性能表征指标的重要性；所述客观权重计算公式如下： （14）式中， W oi 为第 i 个性能表征指标的客观权重； g i 和 g j 分别为第 i 个和第 j 个性能表征指标的差异系数；分别考虑主客观权重的可靠性，综合权重计算公式如下： （15）式中， W i 为第 i 个性能表征指标的综合权重； W si 和 W sj 分别为第 i 个和第 j 个性能表征指标的主观权重； W oi 和 W oj 分别为第 i 个和第 j 个性能表征指标的客观权重； α i 、 α j 和 β i 、 β j 分别为第 i 个和第 j 个性能表征指标的主观权重可靠度和客观权重可靠度。 7.根据权利要求1所述的一种基于性能衰减的重力式挡土墙韧性评估方法，其特征在于，S5中，所述韧性等级分为高韧性、中韧性和低韧性，并按如下方式进行确定：高韧性：进行评估的重力式挡土墙在评估周期内的韧性高于任一“完好”性能等级的重力式挡土墙的韧性；中韧性：进行评估的重力式挡土墙在评估周期内的韧性高于任一“轻微衰减”性能等级的重力式挡土墙的韧性；低韧性：进行评估的重力式挡土墙在评估周期内的韧性低于任一“轻微衰减”性能等级的重力式挡土墙的韧性。