基于IDA的大跨连续梁桥地震易损性分析

目的分析公路连续梁桥的地震易损性,为该类桥的多级设防抗震设计研究提供理论依据.方法基于性能抗震设计思想,确定结构的5个性能水准,以桥墩的位移延性比作为性能量化指标,计算桥梁不同极限状态的损伤界限值.在此基础上,采用IDA分析方法计算20条人工拟合地震波作用下的地震响应,基于可靠度理论进行对数回归拟合分析,最终获得地震易损性曲线.结果理论易损性曲线表明该桥具有良好的综合抗震性能,在0.3 g地震动作用下,轻微损伤、中等损伤和严重损伤的概率分别为57.9%、44.7%和3.6%.结论易损性分析结果可以反映桥梁的综合抗震性能和各级损伤状态的超越概率,对分析整个交通路网的抗震性能和制定紧急救援方案具有指导意义.     

钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构概率地震易损性评估研究

为了研究钢管混凝土(CFST)框架-屈曲约束支撑(BRB)结构的抗震性能以及地震动持时对结构概率地震易损性的影响，基于能量平衡的塑性设计方法，设计了9层框架支撑结构．选取其中一榀单层单跨的框架支撑试件进行了低周循环加载试验和数值分析．采用Open Sees程序建立了9层典型三跨子结构的弹塑性分析模型；通过增量动力分析法得到了结构在不同工程需求参数和地震动强度参数下的易损性曲线，分析了地震动持时对结构抗震性能的影响．研究结果表明：试件的水平荷载-位移滞回曲线饱满，耗能稳定；结构90%的塑性变形耗能集中于屈曲约束支撑；整体损伤因子(ODI)可以较好地反映地震动持时对框架支撑结构累积损伤的影响；长持时地震动下结构的倒塌中位值比短持时的低24%．以ODI为工程需求参数时，考虑地震动谱加速度和重要持时的地震动强度综合指标I_NP-D表现出更优的实用性、有效性、充分性和调幅鲁棒性．对于I_NP-D，罕遇地震水平下，长持时地震动下的ODI超越0.2和0.4限值的概率分别是短持时的1.74和5.0倍，因此建议钢管混凝土框架-屈曲约束支撑结构的抗震设计和分析应关注...     

高烈度区临近断层桥梁的减隔震设计

为解决高地震烈度区受速度脉冲效应的近断层地震动作用的桥梁抗震问题,提出铅芯橡胶支座和拉索限位器以及与钢筋混凝土桥墩延性抗震相配合的组合减震系统.在性能抗震设计框架下,分别提出了组合减震系统在多遇地震、偶遇地震和罕遇地震下的多级性能目标量化设计准则.对近断层地震动作用下实例桥梁进行非线性时程分析,验证了性能设计方法的可行性.为确保减隔震桥梁在地震作用下发生预期性能,从桥墩配箍率、伸缩缝间隙、盖梁支承长度和竖向限位等方面提出相对量化的构造细节设计,初步实现高烈度区临近断层公路桥梁基于性能的减隔震设计.     

某大跨度连续梁桥的地震易损性分析

连续梁桥是我国高速公路、轨道交通中常用的一种桥梁结构形式。为研究大跨度连续梁桥，选用CSibridge软件对某跨度为181 m的桥梁进行有限元模拟，首先通过非线性增量动力分析方法，计算不同地震动下的墩顶位移。然后通过Xtract软件得到墩底弯矩曲率曲线并定义地震损伤指标。再基于对数正态分布假定，计算了不同地震动强度下的地震需求参数，得到了连续梁桥的地震易损性曲线。最后通过曲线得到了在不同强度的地震作用下，发生轻微破坏、中等破坏、严重破坏和完全破坏的概率。结果表明，易损性分析结果可以反映桥梁的综合抗震性能和各级损伤状态的超越概率，为桥梁结构抗震设计提供了参考。     

桥梁概率地震需求分析中的地震动强度指标选择研究

对目前桥梁抗震分析和设计中应用较多的两个地震动强度指标,即峰值地面运动加速度（PGA）和结构特定周期处的谱加速度（Sa）,研究在基于性能的地震工程学理论中,采用 PGA 和 Sa作为地震动强度指标,对非规则连续梁桥概率地震需求分析的重要影响。     

深水高桩基础桥梁地震水动力效应分析

摘要：针对我国深水桥梁建设中广泛采用大型群桩基础的现实情况,为满足深水桥梁抗震分析和抗震设计的需求,进行了深水高桩基础桥梁地震动水力效应的研究。首先将深水高桩基础的承台理想化为一个浸入水中的截断圆柱体,建立了截断圆柱体的地震动水压等效附加质量与等效附加阻尼矩阵的解析计算方法;其次提出了非圆柱体等效为圆柱体的近似处理方法;第三在频域建立了深水高桩基础桥梁考虑动水力效应的地震振动方程,并完成了有限元程序编制;最后对一座跨海峡大桥进行了地震反应计算,结果表明地震动水力效应对深水高桩基础桥梁的地震反应有重要影响,因计算的反应量不同,可能使地震反应增大,也可能使地震反应减小,其影响程度在抗震分析与设计中应当加以考虑。     

考虑随机变量相关性的桥梁地震易损性分析

引入Nataf变换,结合均匀设计响应面法,提出了一种综合考虑地震动和结构不确定性及结构参数相关性的桥梁地震易损性分析方法.以一多跨连续梁桥为研究对象,分别对算例桥梁在考虑与不考虑结构参数相关性情况下进行了地震易损性分析.同时,分析了考虑结构参数变量相关性对结构易损性分析和响应面模型精度的影响.结果表明:本文方法可以有效考虑结构参数之间的相关性,且考虑变量相关性后建立的响应面能够更好地拟合结构真实的极限状态函数曲面;桥梁结构在各个破坏状态下的失效概率均有一定程度的降低;忽略结构参数相关性的影响,可能会低估桥梁结构在地震作用下的抗震性能.     

基于随机地震响应的大跨隔震结构性态设计方法

为实现基于性态的抗震设计理论在被动控制结构中的应用,以大跨度隔震结构为研究对象,提出了基于随机地震反应的结构设计框架。框架包括定义结构的性能水平、确定并量化性能目标、基于位移指标设计隔震层、计算结构随机地震响应、评估大跨度隔震结构可靠度这五部分内容;通过算例表明:提出的基于性能的抗震设计方法与可靠度理论相结合,能在给定的性能目标下有效地保证大跨隔震结构的安全,对指导大跨结构抗震设计实践具有一定的指导意义。     

长持时地震动下RC桥墩地震反应分析

钢筋混凝土(RC)桥墩可能遭受长持时地震动的影响,并引起桥墩严重破坏.为揭示长持时地震动下RC桥墩的地震损伤破坏机理,基于OpenSees平台建立考虑混凝土与钢筋材料累积损伤的RC桥墩抗震数值分析模型.根据谱匹配原则筛选长持时地震动以及与之匹配的短持时地震动记录共计100组,对比分析了地震动持时对RC桥墩地震反应的影响,采用云图法进行了不同持时地震动下桥墩易损性分析.结果表明,剪跨比为6时,长持时地震动下桥墩的最大位移角、残余位移角、曲率延性系数分别是短持时地震动下桥墩反应的1.2～1.3倍、1.6～1.7倍和1.5～1.6倍.剪跨比为4时,桥墩最大位移角、残余位移角、曲率延性系数分别为短持时地震动下桥墩反应的1.6～1.7倍、2.3～2.9倍和2.1～2.6倍.PGA相同时,长持时地震动下桥墩不同损伤状态下的超越概率均大于短持时地震动下的损伤超越概率.长持时地震动将引起桥墩更为显著的损伤,在桥梁抗震性能评价中应该考虑地震动持时这一因素的影响.     

双向地震动作用下多维结构的能力谱方法

目前基于性能抗震设计的研究多集中于平面单向分析,这与实际结构在地震下反应的多维性存在较大差异,尤其对于平面复杂的偏心结构。为此,在单向地震下能力谱方法基础上提出了考虑双向地震动作用的多维结构能力谱方法。基于结构振型组合的分析思路,通过考虑双向地震动作用的振型pushover分析程序得到各振型的能力谱曲线;通过双向地震动作用下的强度折减系数谱来建立需求谱曲线,然后将能力谱曲线与需求谱曲线画于同一个坐标系下,得到双向地震下结构的最大位移反应。最后,由算例分析比较,说明了该方法能够比较准确地估计多维结构在双向地震下的反应需求。     

体外预应力混凝土风力发电塔地震易损性分析

以体外预应力混凝土风力发电塔为研究对象,采用纤维梁柱单元,建立了非线性有限元分析模型.基于pushover分析结果定义了4个损伤状态限值.选取20条真实的地震动记录进行增量动力分析,分别以水平位移角和地面加速度峰值作为结构地震需求参数和地震动强度参数,基于对数正态分布假设回归分析建立了概率地震需求模型.形成了体外预应力混凝土风力发电塔的易损性曲线,并对发电塔地震易损性进行评估.结果表明:体外预应力混凝土风力发电塔可满足7度设防区抗震设防要求,而在8度罕遇地震下有一定概率发生严重或完全损伤.     

汶川县水磨镇地震动场模拟

目的 笔者以四川省汶川县水磨镇作为区域研究对象进行村镇区域地震动场模拟,为村镇区域的防震减灾提供理论依据。方法 采用随机有限断层法与概率法得到地震动加速度反应谱;并基于弹性波动理论方法,通过该区域各点的地震动平动分量推演得到地震动扭转分量,建立基于地震动扭转分量的地震动场模型。结果 通过地震危险性分析得到了该地区50年超越概率63%的地震烈度为6.3度,PGA=60 cm/s²;超越概率10%的地震烈度为8.0度,PGA=205 cm/s²;超越概率2%的地震烈度为9.1度,PGA=361 cm/s²;超越概率0.5%的地震烈度为9.7度,PGA=593 cm/s²。结论 通过对比基于地震动平动分量和扭转分量的地震动场模型可以看出,地震动扭转分量的影响不容忽视,在预测村镇区域地震风险及村镇建筑抗震设计及分析时应考虑地震动平动分量和扭转分量的综合影响。     

多道防线抗震球型钢支座的开发和试验研究

建议即使在大于规范规定的E2水平的地震作用下桥梁结构也不应出现倒塌、落梁等严重影响交通安全、危害人员生命的震害现象,并相应地提出了三水平设防的桥梁抗震设计方法的抗震性能要求.介绍了实现此方法的一种多道防线抗震球型钢支座的结构形式及其工作机理,最后简要介绍了对该支座进行的力学性能试验,试验结果表明这种支座可以实现三水平设防的桥梁抗震设计,并具有稳定可靠的抗震性能.     

楼板局部设缝框架结构概率地震需求分析

楼板局部设缝框架通过在梁端设置贯穿楼板的通缝将楼板内纵筋与框架梁端分离,以实现"强柱弱梁"屈服机制.本文基于概率地震需求分析方法对该楼板局部设缝方法进行研究.首先利用楼板局部设缝框架振动台试验数据,验证采用Open Sees进行动力有限元分析的合理性;在此基础上,建立纯框架、传统框架、楼板局部设缝框架数值模型,选取22条地震动记录,对三种框架进行概率地震需求分析,从概率层面探究楼板和楼板局部设缝对框架结构抗震性能的影响.分析表明:楼板局部设缝可在一定程度上改善含现浇楼板框架结构的屈服机制,削弱现浇楼板带来的不利影响,提高传统框架的抗震性能以及结构的抗地震倒塌能力.     

基于实际记录检验的近断层区结构抗震设计谱研究

由于长周期大幅值脉冲型运动效应、方向性效应等显著特征,近断层地震动和远场地震存在明显差别,近场区的设计地震动需专门研究.文中建立了包含世界范围内23次主要地震事件中338条水平向记录的近场地震动数据库,对中、美相关的代表性抗震规范的设计反应谱进行了场地分组下的实际地震动检验,表明现行各规范与近场需求存在较大差别,难以直接适用于近断层区的结构抗震设计.通过引入考虑近场地震动效应的近断层系数、衰减指数,分别对设计谱平台高度和中、长周期段衰减速率进行修正,并通过对特征周期的取值进行调整,给出了适用于近断层地区结构水平向抗震设计谱的建议.对比检验表明,所建议的设计谱和实际近断层记录分组均值谱吻合较好,并与代表性的跨越断层区典型高速公路桥梁桥址抗震设计谱相一致,可适用于近断层区域工程结构的抗震设计.     

地震作用下桥梁破坏特征及启示

通过对比分析国内外几次影响较大的破坏性地震中桥梁的典型震害特征,结合具体桥梁震害资料,总结地震中桥梁震害规律.针对我国公路桥梁抗震研究和设计现状,指出桥梁抗震领域需要进一步研究的方向,从桥梁抗震概念设计和具体抗震措施层面提出桥梁抗震设计注意事项,为提高桥梁抗震性能提供参考.     

既有桥梁体系抗震加固方法探讨

与我国现行桥梁抗震设计规范中对桥梁抗震性能的要求相比较,当前我国大多数在役公路桥梁存在不同程度的抗震能力不足问题,导致我国目前公路网中桥梁的抗震能力较弱,一旦灾害性地震发生, 直接和间接经济损失巨大, 无法满足预期抗震性能要求,开展既有桥梁抗震加固的研究迫在眉睫.为此,在分析我国既有桥梁建造年代和抗震设计特点的基础上,结合震害揭示的桥梁易损部位,从桥梁结构体系角度出发,探讨经济、有效的抗震加固方法,以促进我国桥梁抗震加固技术的发展.     

基于Info-Gap决策的结构抗震稳健性优化设计

针对结构抗震设计中存在严重不确定性问题,基于Info-Gap理论建立一种考虑地震设计谱参数不确定的结构抗震稳健性优化设计方法.该设计方法采用Info-Gap模型来描述地震设计谱中反映地面运动强度的水平地震影响系数最大值αmax和场地特征周期Tg的不确定,通过嵌套优化使结构设计满足结构的临界性能要求的同时实现最大化不确定的稳健性.通过对一个6层3跨的钢框架的抗震稳健性优化设计验证分析表明:这种基于满足性能的结构抗震设计需在满足结构性能需求和提高不确定稳健性之间进行权衡取舍;同时也证实该方法为在不易得到不确定性因素足够信息情况下的基于性能结构抗震可靠性设计提供了一条新思路.     

既有桥梁体系抗震加固方法探讨

与我国现行桥梁抗震设计规范中对桥梁抗震性能的要求相比较,当前我国大多数在役公路桥梁存在不同程度的抗震能力不足问题,导致我国目前公路网中桥梁的抗震能力较弱,一旦灾害性地震发生,直接和间接经济损失巨大,无法满足预期抗震性能要求,开展既有桥梁抗震加固的研究迫在眉睫.为此,在分析我国既有桥梁建造年代和抗震设计特点的基础上,结合震害揭示的桥梁易损部位,从桥梁结构体系角度出发,探讨经济、有效的抗震加固方法,以促进我国桥梁抗震加固技术的发展.     

桥梁结构push-over方法抗震性能研究

从解决桥梁结构实际问题出发,根据桥梁结构的震害规律和特点,考虑桥梁结构的位移延性、耗能特性等方面因素,通过具体桥梁算例比较了非线性静力push-over分析方法与动力时程分析方法建立的桥梁结构能力曲线,从而说明了push-over方法在桥梁结构抗震性能评价中的可行性;另外,基于我国《公路工程抗震设计规范》(JTJ004—89)给出的弹性反应谱建立了地震需求谱;最后,利用push-over方法分析了具体桥梁结构的地震破坏状态,给出了桥梁结构在不同地震烈度条件下和不同超越概率加速度峰值条件下的破损状态.研究结果对实际工程中抗震性能决策有一定借鉴意义.