本发明涉及桥梁及地震工程领域，尤其是涉及一种柔性梁式桥地震非线性响应获取方法、装置及存储介质。
背景技术：
1、近年来，国内西南山区建设了大量公路或铁路桥梁。由于地形、地貌特殊性，该地区的桥梁往往需要跨越山谷，使得超过40％的桥梁墩高超过40米，部分桥梁的墩高甚至达到100米。同时，西南山区强震频发，高墩柔性桥梁作为山区交通路网中的一环，其地震后的损伤将直接影响震后救灾能力和效率，因此对这类桥梁的地震响应进行合理估计十分重要。
2、对于桥墩高度较大的桥梁，由于墩身的质量及柔度较大，其地震响应将受到墩身高阶振型的显著影响。计算这类桥梁地震响应的常用方法有非线性时程分析和振型推倒分析方法。非线性时程分析方法计算精度高，但需建立较为复杂的弹塑性有限元模型，且计算量大、计算耗时长，不利于设计人员在实际工程中的应用。振型推倒分析方法计算速度较快，但忽略了结构进入非线性对各阶振型引起的水平推覆力分布的影响，使得计算误差较大。因此，针对桥墩高度较大的桥梁，如何提高其地震响应估计的准确性和效率，成为本领域需要解决的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的地震响应估计的效率较低、准确性较差的缺陷而提供一种柔性梁式桥地震非线性响应获取方法、装置及存储介质。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、根据本发明的第一方面，提供一种柔性梁式桥地震非线性响应获取方法，包括以下步骤：
4、墩底弹簧弹性刚度获取步骤，获取墩底弹簧弹性刚度，所述墩底弹簧为预先设置于桥墩墩底的等效线性转动弹簧；
5、第一阶响应获取步骤，基于所述墩底弹簧弹性刚度，通过振型分析获取第一阶振型引起的第一阶桥墩地震剪力及第一阶弯矩，并获取墩底截面的第一阶曲率延性系数；
6、墩底弹簧等效刚度获取步骤，基于预设的目标曲率延性系数，修正所述墩底弹簧弹性刚度，得到墩底弹簧等效刚度；
7、第n阶响应获取步骤，基于所述墩底弹簧等效刚度，通过振型分析获取第n阶振型引起的第n阶桥墩地震剪力及第n阶弯矩，并获取墩底截面的第n阶曲率延性系数，其中，n＞1；
8、桥墩最终地震响应结果获取步骤，基于所述第一阶桥墩地震剪力、所述第一阶弯矩、所述第一阶曲率延性系数、所述第n阶桥墩地震剪力、所述第n阶弯矩以及所述第n阶曲率延性系数，获取组合后的桥墩地震剪力、弯矩以及曲率延性系数，得到最终的桥墩地震响应结果。
9、作为优选的技术方案，所述墩底弹簧弹性刚度获取步骤包括：
10、基于所述桥墩墩底截面的尺寸及配筋情况，获取弯矩-曲率关系曲线；
11、将所述弯矩-曲率关系曲线等效为理想弹塑性曲线；
12、基于所述理想弹塑性曲线，获取墩底截面的等效屈服弯矩和等效屈服曲率；
13、获取所述桥墩墩底的等效塑性铰长度，基于所述等效塑性铰长度、所述等效屈服弯矩和所述等效屈服曲率，获取所述墩底弹簧弹性刚度。
14、作为优选的技术方案，所述墩底弹簧弹性刚度的表达式为：
15、
16、式中，ke表示墩底弹簧弹性刚度，my表示等效屈服弯矩，表示等效屈服曲率，lp表示桥墩墩底的等效塑性铰长度。
17、作为优选的技术方案，所述第一阶响应获取步骤具体包括：
18、基于所述墩底弹簧弹性刚度，通过振型分析获取桥墩的第一阶周期和第一阶振型向量，进而获取第一阶振型引起的弹性地震剪力及弹性地震弯矩；
19、获取墩底截面的等效屈服弯矩和第一阶弹性墩底弯矩，并基于所述第一阶弹性墩底弯矩与所述等效屈服弯矩获取第一阶力的折减系数；
20、判断所述第一阶力的折减系数是否小于1，根据判断结果以及所述第一阶振型引起的弹性地震剪力及弯矩，获取相应的第一阶桥墩地震剪力、第一阶弯矩以及第一阶曲率延性系数。
21、作为优选的技术方案，所述第一阶振型引起的弹性地震剪力及弹性地震弯矩的表达式为：
22、
23、
24、式中，ve1i表示第一阶振型引起的第i个节点处的弹性地震剪力，me1i表示第一阶振型引起的第i个节点处的弹性地震弯矩，γ1表示第一阶振型参与系数，a1表示第一阶周期t1对应的加速度谱谱值，n表示沿柔性梁式桥桥墩的墩高方向划分的节点总数，mj表示第j个节点的质量，φ1j表示第一阶振型向量φ1在第j个节点处的分量，hi和hj分别表示第i个和第j个节点到墩底的距离。
25、作为优选的技术方案，所述第一阶力的折减系数的表达式为：
26、
27、式中，r1表示第一阶力的折减系数，my表示墩底截面的等效屈服弯矩，me1,base表示第一阶弹性墩底弯矩；
28、所述第一阶曲率延性系数的表达式为：
29、
30、式中，表示第一阶曲率延性系数，t1表示第一阶周期，teq1表示当r1大于1时，加速度为a1/r1对应的加速度谱周期，a1表示t1对应的加速度谱谱值。
31、作为优选的技术方案，所述墩底弹簧等效刚度的表达式为：
32、
33、式中，keq表示墩底弹簧等效刚度，ke表示墩底弹簧弹性刚度，表示预设的目标曲率延性系数。
34、作为优选的技术方案，所述第n阶响应获取步骤具体包括：
35、基于所述墩底弹簧等效刚度，通过振型分析获取桥墩的第n阶周期和第n阶振型向量，进而获取第n阶振型引起的弹性地震剪力及弹性地震弯矩；
36、获取墩底截面的等效屈服弯矩和第n阶弹性墩底弯矩，并基于所述第n阶弹性墩底弯矩与所述等效屈服弯矩获取第n阶力的折减系数；
37、判断所述第n阶力的折减系数是否小于1，根据判断结果以及所述第n阶振型引起的弹性地震剪力及弯矩，获取相应的第n阶桥墩地震剪力、第n阶弯矩以及第n阶曲率延性系数。
38、根据本发明的第二方面，提供一种柔性梁式桥地震非线性响应获取装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的方法。
39、根据本发明的第三方面，提供一种存储介质，其上存储有程序，所述程序被执行时实现所述的方法。
40、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
41、1、本发明提供的柔性梁式桥地震非线性响应结果获取方法，无需建立结构弹塑性有限元模型，也无需开展大量的非线性地震反应分析以计算柔性梁式桥的地震响应，考虑了桥墩墩身高阶振型效应，通过分别计算第一阶振型至第n阶振型引起的地震响应，得到组合的地震响应结果，避免了复杂的有限元建模和计算过程，大幅提高了计算分析效率，进而有效提高桥墩高度较大的桥梁地震响应估计效率；
42、2、本发明一方面通过考虑墩底进入非线性对高阶振型引起的剪力和弯矩分布的影响，能够有效捕捉结构进入非线性后剪力和弯矩分布形状，另一方面通过考虑墩底弹性弯矩与等效屈服弯矩之间的关系，引入力的折减系数，准确计算结构进入非线性后剪力和弯矩的大小，因此，通过同时保证剪力和弯矩的分布形状和大小的准确性，本方法能够准确计算桥墩任意墩高处的剪力和弯矩值为桥墩截面设计和配筋奠定良好基础，大幅提高了墩高较大的柔性梁式桥的设计和分析效率，便于实际工程应用；
43、3、本发明能够有效简化地震非线性响应的计算，高效便捷地计算柔性梁式桥地震下的桥墩内力和桥墩墩底截面的曲率延性系数，在保证足够精度的前提下拥有较小的计算量，有效提高桥墩高度较大的桥梁地震响应估计的准确性和效率。
1.一种柔性梁式桥地震非线性响应获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的柔性梁式桥地震非线性响应获取方法，其特征在于，所述墩底弹簧弹性刚度获取步骤包括：
3.根据权利要求2所述的柔性梁式桥地震非线性响应获取方法，其特征在于，所述墩底弹簧弹性刚度的表达式为：
4.根据权利要求1所述的柔性梁式桥地震非线性响应获取方法，其特征在于，所述第一阶响应获取步骤具体包括：
5.根据权利要求4所述的柔性梁式桥地震非线性响应获取方法，其特征在于，所述第一阶振型引起的弹性地震剪力及弹性地震弯矩的表达式为：
6.根据权利要求4所述的柔性梁式桥地震非线性响应获取方法，其特征在于，所述第一阶力的折减系数的表达式为：
7.根据权利要求1所述的柔性梁式桥地震非线性响应获取方法，其特征在于，所述墩底弹簧等效刚度的表达式为：
8.根据权利要求1所述的柔性梁式桥地震非线性响应获取方法，其特征在于，所述第n阶响应获取步骤具体包括：
9.一种柔性梁式桥地震非线性响应获取装置，包括存储器、处理器，以及存储于所述存储器中的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。
10.一种存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被执行时实现如权利要求1-8中任一所述的方法。
