模型修正后的連續梁橋地震易損性分析

甘露一，趙 青

(安徽建筑大學 土木工程學院，安徽 合肥 230601)

近年來，地震時有發生，造成了大量的人員傷亡與財產損失。因此，科學地、定量地評估某結構在地震作用下發生損害的概率有著重要的意義。熊立紅等[1]研究了不同砌體結構在相同場地條件下發生易損性的概率。高嘉利[2]通過建立有限元模型，研究了不同地震動強度等級下寶蘭客專線連續梁橋超越不同性能水平的概率。鄭重[3]通過建立數值模型，研究了行波效應對特大橋結構地震易損性的影響。但是，上述模型參數具有不確定性。因此，本文實測某兩跨連續梁橋前二階模態參數，建立有限元模型，以試驗模態與計算模態之間的相對誤差為輸入量，有限元模型構件參數為輸出量，創建BP神經網絡，通過數次迭代，提取預測值并以此指導修正有限元模型構件參數，建立修正后的有限元模型。從太平洋地震工程數據庫提取18條地震波記錄，并基于IDA法對結構地震易損性進行研究，技術路線圖如圖1所示。

圖1 技術路線圖

1 基于BP神經網絡的模型修正

基于MATLAB環境構建BP神經網絡，以自振頻率-構件參數為訓練樣本與驗證樣本，通過數次迭代達到最優解，基于訓練完畢后的神經網絡模型，輸入試驗模態參數，輸出網絡預測值，用于指導有限元模型修正。

1.1 參數確認

通過不斷調整有限元模型參數，分析對應結構自振頻率，確定BP神經網絡的輸入及輸出參數。BP神經網絡參數見表1。

表1 BP神經網絡參數

1.2 定義網絡拓撲結構

根據表1的輸入輸出數量關系，構建經典3層BP神經網絡，其中隱含層節點數根據式(1)求解[4]。……