考虑系统功能损失与恢复的城市立交桥抗震韧性评估框架

本文提出了一种创新的城市立交桥抗震韧性评估框架，通过分层置信规则库（Hierarchical BRB）整合安全功能（基于系统易损性）与交通功能（考虑构件依赖性和路网流量特性），并采用分段分层修复策略优化恢复模型。相比传统专家经验法，该框架通过蒙特卡洛（Monte Carlo）模拟实现了更可靠的系统级韧性量化，为抗震加固和应急资源分配提供了科学依据。

　　

Highlight

本研究亮点在于构建了融合安全与交通功能的立交桥系统级抗震韧性评估体系：

1. 1.

   安全功能（Safety Functionality）通过系统易损性曲线量化结构抗倒塌能力；

2. 2.

   交通功能（Traffic Functionality）结合构件功能依赖性和路网流量重分布特性，采用分层置信规则库（BRB）实现多维度整合；

3. 3.

   创新恢复模型引入分段分层施工策略，将修复时间与性能组（Performance Groups）挂钩，显著提升恢复过程模拟精度。

Post-earthquake Functionality Recovery Model

立交桥震后恢复分为准备与修复两阶段（图2）。功能恢复模型表示为：

$F(t)=F$₀+ΣΔF_i·H(t-t_i)

其中F(t)为归一化功能指数，H(t)为阶跃函数，体现修复活动的离散性。通过优化性能组修复顺序，模型可动态反映资源约束下的恢复轨迹。

Probabilistic Assessment Method

韧性指数定义为控制时间T_c内功能曲线的积分均值：

$R=(1/T$c)∫Tc0F(t)dt

蒙特卡洛模拟（Monte Carlo）通过多次地震情景迭代，量化系统级不确定性与恢复路径变异度。

Illustrative Model Overview

以简化版Sioux-Falls路网（含21节点/46边）为例，将立交桥节点替换为微观互连模型（Micro-Interconnection Model），验证了该框架在复杂交通流中评估的有效性。

Conclusion

本框架突破传统单桥评估局限，首次实现：

1. 1.

   基于BRB的多功能耦合量化；

2. 2.

   融合路网特性的交通损失评估；

3. 3.

   资源优化驱动的分段恢复建模，为城市关键枢纽抗震设计提供新范式。