2025隧道抗震韧性评价标准

1、隧道抗震韧性评价标准目次前言III1 范围12 规范性引用文件13 术语和符号13.1 术语和定义13.2 符号24 要求44.1 评价的主要内容44.2 评价的原则和方法54.3 评价的结论55 隧道结构易损性数据库65.1 选取易损性指标65.2 隧道结构易损性指标86 隧道损伤状态判定116.1 一般要求116.2 隧道结构时程分析116.3 工程需求参数矩阵建立116.4 隧道损伤状态分析126.5 隧道损伤状态现场监测数据分析137 修复费用计算147.1 一般要求147.2 修复费用定义147.3 修复费用计算方法157.4 隧道修复费用评价指标168 修复时间计算17III8.1 一般要求178.2 修复时间定义178.3 修复时间计算方法179 隧道抗震韧性等级评价199.1 基于韧性三角概念结构韧性评价方法199.2 修复费用评级239.3 修复时间评级249.4 隧道抗震韧性等级24附录 A 隧道抗震韧性评级流程25附录 B 弹塑性时程分析的方法及模型27附录 C 隧道结构易损性数据库30附录 D 隧道损伤状态判定方法31附录 E 隧道抗震韧性等级评价流程33隧道抗

2、震韧性评价标准1 范围隧道抗震韧性评价标准是对新建和既有隧道进行抗震韧性评级的依据，对于提高隧道工程的科学设计、安全运营、防灾减灾和安全建养水平具有重要意义。2 规范性引用文件GB50010-2010 混凝土结构设计规范 GB/T 51336-2018 地下结构抗震设计标准GB/T 38591-2020 建筑抗震韧性评价标准GB/T 17742-2020 中国地震烈度表GB50909-2014 城市轨道交通结构抗震设计规范JTG 3370.1-2018 公路隧道设计规范 第一册 土建工程 JTGT 2232-2019 公路隧道抗震设计规范CJJT 289-2018 城市轨道交通隧道结构养护技术标准3 术语和符号3.1 术语和定义地震动参数 seismic ground motion paramenters表征地震动的参数，包括地震动峰值加速度、峰值速度、反应谱及持续时间等。地震动参数区划 seismic ground motion paramenter zonation35以地震动参数为指标，将国土划分为不同抗震设防要求的区。隧道抗震韧性 seismic resilience of t

3、unnels隧道在设定水准地震作用后，维持与恢复原有隧道功能的能力。工程需求参数 engineering demand parameter隧道抗震韧性评价所需的表征隧道抗震性能的参数，包括变形、应力和裂缝等参数。隧道修复费用 restoration cost of tunnel隧道恢复其综合功能所需要的直接费用。隧道修复时间 repair time of tunnel在修复工作所需材料、人员、设备齐全的条件下，隧道恢复其基本功能所需要的时间。收敛变形 convergent deformation隧道开挖完或初支后，由于隧道的开挖，使岩体应力改变，隧道周边会发生收敛，收敛指两侧向中间位移，有正值和负值。塑性损伤 plastic damage完整的描述材料的非线性破坏过程，表征整个变形过程中塑性应变的累积结果。开裂 cracks开裂指的是在隧道衬砌的接缝或裂缝处，两板体产生相对竖向位移的现象。3.2 符号Ra混凝土抗压极限强度； RW混凝土弯曲极限抗压强度； Rl混凝土抗拉极限强度； c开裂；SDEG混凝土刚度下降率；K隧道修复费用指标； T隧道修复费用指标；4 要求4.1 评价的主要内容

4、隧道抗震韧性评价应包括下列内容:（1） 集成评价对象的有效隧道信息，应包括隧道结构的设计参数、支护参数等；（2） 建立评价对象的结构模型，对于既有隧道，宜进行振动测试，依据测试结果进行模型修正，并应进行在设定水准地震作用下的弹塑性时程分析；（3） 应由弹塑性时程分析结果中提取工程需求参数；（4） 应根据工程需求参数，结合易损性数据库，确定评价对象隧道结构二次衬砌的损伤状态；（5） 应根据评价对象隧道结构的损伤状态，计算其在设定水准地震作用下的修复费用、修复时间和修复程度；（6） 应根据评价对象在设定水准地震作用下的修复费用、修复时间和修复程度指标，综合评价其抗震韧性等级。隧道抗震韧性评价流程图如图 4.1 所示结构模型建立及弹塑性时程分析修复费用计算修复时间计算隧道损伤状态判定易损性数据库工程需求参数提取隧道信息模型隧道抗震韧性评级图 4.1 隧道抗震韧性评价流程图4.2 评价的原则和方法隧道抗震韧性评价应以结构弹塑性时程分析和隧道易损性数据库为基础。建立隧道结构模型时，应符合工程的实际情况，材料强度应取极限强度值。隧道抗震韧性评价应采用设定水准地震作用下结构弹塑性时程分析所得出的工程

5、需求参数作为依据。承担隧道抗震韧性评价工作的单位，应具备进行隧道结构弹塑性时程分析和概率分析的能力。4.3 评价的结论隧道抗震韧性评价的结论应采用级数进行表达，由一至三表示，抗震韧性等级逐级提高。隧道抗震韧性评价的结论应采用专用标牌在隧道物显要位置标示，标牌内容除应含有隧道工程抗震性能的基本信息外，尚应包括韧性等级、采用标准、评价单位、评价时间。5 隧道结构易损性数据库5.1 选取易损性指标地震易损性是指不同震级地震作用下隧道结构发生不同级别破坏状态的概率，通过概率指标定量反映了隧道结构的抗震性能，宏观描述了地震强度与隧道结构破坏程度之间的关系。选取易损性指标会涉及到诸多不确定性问题，需要考虑多方面的不确定性来源，为此，引入可拓云模型。5.1.1 可拓云可拓云模型是一种即能反映客观事物的随机性和模糊性，又能实现评价指标与评价等级间的确定和不确定关系的统一定量描述的模型。其定义如下：假设某研究对象评价指标有 n个(i=1,2,n)，评价等级有 m 个(j=1,2,m)，评价指标 i 对应第 j 等级的云模型可由云滴数 N 和数字特征(Ex,En,He)来产生，Ex 代表各等级期望值，表示

6、隶属云的分布中心，是最能代表对应等级界限概念的样本点；熵 En 是对概念的不确定性描述，不但能描述安全等级评价过程中采集样本数据的随机性，而且还能描述等级界限的模糊性；超熵 He 是对熵的不确定性的量度，一方面反映了安全等级样本数据的离散度，另一方面体现了安全等级评价中各指标的随机性和模糊性之间的联系度。可拓理论是一种解决矛盾问题的形式化理论方法，其基本物元模型为 R(N，C，V)。将要评价的海底隧道安全性能记作 N，其各指标记为 C，各指标量值记为 V，结合云理论处理不确定性问题的随机性和模性，用正态云(Ex,En,He)代替特征值 V，假设 N 有n 个评价指标， R 为 n 维物元，将各项指标分为 m 个安全等级(j=1,2,，m)，则可拓云模型表达形式如下： Ncv Nc1(a j1 , b j1 ) Nc1( Ex j1 , En j1, He)1j1R = N , C , V= c2v j2 = c2(a j2 , b j2 ) = c2(Ex j 2 , En j 2 , He)j(ij )cnv jn c(a , b ) c(Ex , En , He) njnjn nj

7、njn其中，Rj 为在j 等级内，与评估对象 N 相对应的评估指标及其标准量值范围形成的经典域，、 分别为各等级的区间值，( Exji , Enji , He )表示区间vji 对应的云参数，令He=0.1，且有Exji = (a ji + b ji ) / 2 Exji = (a ji - b ji ) / 65.1.2 权重确定（1） 层次分析法层次分析法是常用的主观分析法，将与目标有关的元素按级分为目标层、准则层、方案层的方式构建指标体系，然后逐层计算权重的方法。首先构建成对比较矩阵：𝑤1/𝑤1𝑤1/𝑤2𝑤1/𝑤𝑛A=𝑤2/𝑤1𝑤𝑛/𝑤1𝑤2/𝑤2𝑤2/𝑤𝑛𝑤𝑛/𝑤2𝑤𝑛/𝑤𝑛aij=wi/wj 表示两

8、个变量相时目标重要性的比，再求出矩阵 A 的特征值和特征向量，特征值为权重，并对判断矩阵进行一致性检验，来检验权重的有效性，最后通过加权和的方法，由下至上逐层计算各方案对总目标的最终权重，如下式所示。𝑤𝑚= (1 + 𝑚𝑚𝑗=𝑘1𝑎𝑘)𝑘=2wk-1=akwk权重越大对目标的作用也越大，一般适合于具有分层描述指标体系，且难于定量描述的目标决策问题。（2） 熵权法熵权法是一种非常实用的客观的权重计算方法。用每列数据所提供的信息量的大小来测算权重，熵值越小，所提供的信息量越大，相应的权重也就越高。反之熵值越大，则说明信息量小，相应的权重越小。计算过程如下：对数据进行标准化处理正指标：𝑐 = max(𝑐𝑗)𝑐𝑖𝑗 𝑖𝑗max(𝑐𝑗)min(𝑐𝑗)逆指标：

9、9888; = 𝑐𝑖𝑗min(𝑐𝑗) 计算各指标的熵值𝑖𝑗max(𝑐𝑗)min(𝑐𝑗)nHi = -l( pij ln pij )j =1（i=1,2,m, j=1,2n）计算各个指标的熵值计算权重𝐷𝑖 = 1 𝐻𝑖𝑊 = 𝐷𝑖 i=1,2m𝑖𝑚𝑖=1𝐷𝑖5.1.3 模型建立i) 确定指标及分级。ii) 确定权重 W选用主客观结合的方法确定各指标的权重，依次计算各指标权重，经集成、归一化处理，得到以上各指标的权重。iii) 建立关联度建立指标取值 x 与各等级之间的关联度，将各项评价指标作为云滴，生成服从正态分布 N(En,He2)的方差 En，用下式计算出指标值 x 与该正态可拓云之间的关联度 k。(𝑥 𝐸𝑥)2iv) 评价矩阵𝑘 = exp 2(𝐸𝑛)2 利用程序多次重复上述过程，然后取其中位数，即可得到各项结构安全评价指标的最终隶属度 K，K 表示为𝑘11𝑘12𝑘1𝑚K=𝑘12𝑘𝑛1𝑘22𝑘2𝑚 𝑘𝑛2𝑘𝑛𝑚其中，kij 为评估等级 j 中 i 指标的隶属度，m 为等级数量。计算评价结果隶属度 B=W*K，其中，W 为指标权重，根据最大隶属度规则，评价对象等级 i 最终取 B 中 bi 的最

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