基于IDA方法的连续梁桥地震易损性分析

连续梁桥因跨越能力强、行车舒适性好以及施工方法成熟等优点被广泛采用,因此,保障连续梁桥在地震作用下的安全性,研究连续梁桥抗震性能具有重要意义。使用Midas civil软件建立典型三跨连续梁桥模型,采用增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA)方法对桥梁结构进行地震易损性分析,得到桥梁结构构件地震易损性曲线,从而对桥梁结构抗震性能进行研究。研究结果表明：地震作用下,使用盆式固定支座的桥墩损伤概率始终大于使用活动支座的桥墩,盆式固定支座的破坏概率也大于活动支座;隔震桥墩损伤概率与墩高密切相关,墩高越高,墩顶位移越大,桥墩损伤概率也越大;与非隔震桥墩相比,隔震桥墩损伤概率明显降低,隔震效果明显;与非隔震活动支座相比,由于采用隔震支座后,桥梁结构刚度下降,隔震支座破坏概率反而更高;但相比于非隔震固定支座,隔震支座破坏概率改善明显,总体结果符合桥梁抗震设计思路。     

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.     

基于构件的RC连续梁桥地震体系易损性分析

提出了考虑各构件(桥墩、支座、桥台)地震响应相关性的体系易损性计算方法.首先利用均匀设计得到56个结构-地震样本对,得到各构件的地震响应;其次通过Matlab计算得到联合概率地震需求模型(JPSDM),并计算出对应的各构件能力样本;最后借助蒙特卡洛抽样(MCS)得到桥梁结构体系易损性曲线.以一座3跨连续梁桥的非线性Opensees模型为例,结果表明不考虑构件相关性的体系易损性会带来较大误差.     

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.     

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.     

考虑钢筋锈蚀影响的桥梁综合时变地震易损性分析

传统的钢筋混凝土桥梁地震易损性分析一般只针对桥墩截面曲率等局部构件参数进行,且不考虑耐久性对结构性能的影响,具有一定的局限性.提出一种基于时变周期的桥梁地震易损性分析方法,能够计算复杂桥梁多维整体易损性.在此基础上,通过对钢筋黏结力和截面面积的修正,建立不同龄期桥梁有限元模型,可考虑耐久性降低对地震易损性的影响.通过基于周期和桥墩曲率的易损性分析,建立了考虑钢筋锈蚀影响的桥梁综合时变地震易损性分析方法.算例结果表明基于时变周期的锈蚀桥梁地震损伤值及相关易损性分析能准确细致地反映桥梁整体的损伤演变过程,在此基础上提出的不同服役年限下损伤指数比函数可以表征整体易损性的时变规律.     

国内外非结构构件抗震性能研究进展

非结构构件在地震中的易损性带来的巨大人员和财产损失致使如何保证建筑中非结构构件抗震强度成为国内外研究学者关注的焦点。本文首先介绍了非结构构件的分类以及不同的震害表现;然后从抗震计算方法以及抗震构造措施两个方面综述了国内外非结构构件抗震性能的研究现状并对比了各国规范的相关设计规定;最后对非结构构件需要进一步展开的研究工作提出了建议。     

基于PSDM和IDA方法的桥梁地震易损性模型参数比较分析

以汶川地区一座典型三跨简支梁桥为例,基于OpenSees平台建立全桥三维非线性基准有限元模型.在考虑地震动及结构参数不确定性基础上,对抽样生成的桥梁样本进行了一系列非线性地震响应分析,分别采用PSDM和IDA方法分别建立桥梁构件及系统的地震易损性模型.介绍了易损性模型参数的物理意义,对不同方法计算得到的地震易损性分析结果展开模型参数比较研究,分析探讨了结果的差异原因及既有方法改进措施.     

考虑氯离子侵蚀的近海桥梁结构地震易损性分析

分析氯离子侵蚀作用对近海桥梁结构抗震性能的影响,提出了近海桥梁时变地震易损性分析方法.以一座近海简支梁桥为例,基于概率方法得到氯离子侵蚀作用引起的纵筋直径和屈服强度、箍筋直径、保护层混凝土抗压强度随时间的退化规律,研究发现随着钢筋腐蚀程度增加,小剪跨比的桥墩会由弯曲破坏转变为弯剪或剪切破坏.基于OpenSees软件建立桥墩在不同服役时间考虑弯曲、粘结和剪切变形的有限元模型并进行Pushover分析和增量动力分析以评估腐蚀桥墩的抗震性能.定义腐蚀桥墩的损伤状态,评估各级损伤状态能力,通过易损性分析方法得到桥梁时变地震易损性曲线.研究结果表明,在氯离子侵蚀作用下,桥墩的材料性能不断退化,导致近海桥梁地震易损性随服役时间逐渐增长.     

速度型减震技术在抗震水准提高的改造工程中的应用

福州琅岐岛某酒店公寓楼改造为中学宿舍,抗震设防类别由标准设防(丙类)提升为重点设防类(乙类),采用黏滞阻尼器对其进行抗震加固.对加设黏滞阻尼器模型和传统加固模型进行了罕遇地震下的抗震验算,对结构层间位移角、楼层位移、楼层剪力、地震输入能量分布和结构构件损伤等进行抗震性能分析,以及经济性对比.采用黏滞阻尼器进行抗震加固能有效将位移控制在2～3倍的弹性层间位移角限值,大幅提高结构抗震超强能力,替代主体结构构件耗散50%～60%地震能量,减轻结构构件的损伤.加设阻尼器加固后的结构抗震性能明显优于传统的抗震加固方式,且大幅降低结构在改造加固中的工程造价(降低约30%),可作为类似工程的参考.     

非结构构件的地震损失概率评估模型

当前的抗震设计方法并不能有效地控制非结构构件的地震损坏,由此造成巨大的经济损失.文中考虑地震易损性曲线生成和地震损失率评估过程中的不确定性因素,以地震易损性参数和地震损失率参数作为地震损失评估过程中的基本随机变量,分析了各基本随机变量取不同变异系数时,非结构构件地震损失率变异性的变化.进而通过经验拟合的方式,建立了非结构构件地震损失率的概率评估模型.基于建立的概率评估模型,一旦确定非结构构件的地震响应参数值,即可计算位移敏感型和加速度敏感型非结构构件地震损失率的均值和标准差.研究结果表明:非结构构件的地震损失率曲线随层间位移角和楼面加速度的增加,离散性逐渐增大,但最终趋于稳定.严重破坏(LS)和倒塌(CP)性能点的地震易损性参数和地震损失率参数的变异性对非结构构件地震损失率曲线的变异性影响显著.研究结果可为非结构构件的地震损失评估提供概率依据.     

梁拱组合桥地震响应对矢跨比的敏感性研究

在地震作用下,梁拱组合体系桥梁的矢跨比对于桥梁不同关键截面的地震响应具有重要影响,且影响程度具有显著差异.在桥梁抗震设计中可以通过设置合理的矢跨比,有效改善梁拱组合体系桥梁的抗震性能,降低重要构件的地震响应,确保桥梁的地震安全性.     

基于天然橡胶支座老化时变规律下近海隔震桥梁时变易损性分析

对天然橡胶隔震支座开展海洋环境下的耐久性试验,进而得到其随老化时间变化的性能劣化规律,同时参考已有钢筋混凝土材料在氯离子侵蚀作用下的性能劣化规律,通过SAP2000软件建立近海隔震桥梁的非线性动力分析模型。考虑墩柱单独劣化、支座单独劣化及二者共同劣化三种工况,开展全寿命周期不同时间节点的桥梁时变地震易损性分析,对比分析不同工况下不同破坏状态的构件失效概率。结果表明:在相同工况和破坏状态下,支座易损性均大于墩柱易损性,随着服役年份增加,墩柱易损性增加,支座易损性下降;从工况一至工况三,墩柱在不同破坏状态下的易损性都随着劣化时间增长而呈现不同程度的上升,而隔震支座的易损性则随劣化时间增长而呈现下降的趋势,在工况三下,两者易损性的变化最为显著;无论对于墩柱还是对于橡胶隔震支座,和不考虑劣化的初始值相比,三种工况下的易损性曲线均产生了较大变化,以初始值对应的易损性曲线去评估桥梁全寿命期内的抗震安全性会导致低估了墩柱易损性,而高估了支座的耗能能力,无法真实反映隔震桥梁的真实抗震性能变化情况。     

混凝土拱桥剩余承载能力有限元分析

根据结构分析的有限元方法、桥梁设计规范和桥梁承载能力评定规程,在桥梁病害调查和构件力学性质现场检测的基础上,通过建立能反映桥梁实际病害的结构分析力学模型,对某运营中的混凝土拱桥主要受力构件进行必要的验算与分析,评估了结构构件和桥梁的剩余承载能力,对该桥的加固与维修提供了技术依据.     

基于破坏形态的重力坝地震易损性研究

大坝的地震风险分析是评价和改进大坝抗震安全度的有效工具.大坝的地震易损性是指大坝在给定地震荷载作用下发生各级损伤的条件概率,是地震风险研究（地震危险性分析、地震易损性分析、地震灾害损失评估）的3个主要组成部分之一.在考虑混凝土材料细观层次非均匀性影响的基础上,通过对碾压混凝土重力坝强震损伤破坏形态和过程的大量数值模拟,总结提炼了重力坝的典型震害形态,并据此提出了重力坝的五级震害等级划分标准.结合大坝设计地震超越概率,提出了大坝易损性分析方法,给出了金安桥重力坝挡水坝段的地震易损性曲线.研究结果可为混凝土重力坝的抗震设计和加固决策等提供参考.     

大跨度斜拉桥地震易损性分析

摒弃传统易损性分析假定，采用增量动力分析方法，提出改进损伤指标参数，对脉冲地震波和非脉冲地震波进行对比，定量分析桥梁结构损伤程度.首先，建立大跨度斜拉桥精细化有限元模型，使用增量动力分析方法，进行大跨度桥梁2 100次非线性时程分析；然后，以斜拉桥桥墩墩底、主塔塔底和支座系统为研究对象，选取合适的损伤指标建立各构件在不同损伤状态下的限值；最后，根据桥梁构件在各级地震作用下的损伤概率，为桥梁抗震提供参考意见.     

独塔部分斜拉桥顺桥向地面运动作用下的易损性分析

以墩塔梁固结的独塔预应力混凝土部分斜拉桥为对象,采用动力增量法和数据统计分析研究该类桥梁的地震易损性,确定顺桥向地面运动作用下结构构件的易损部位及损伤破坏概率.采用理论易损性分析方法,选取地面峰值加速度作为地震输入强度指标,并以放大系数为基础选取地震输入;以位移延性比、强度与变形、相对位移、索力为指标分别定义了各构件的损伤状态;根据各构件的损伤概率,拟合建立了各构件及全桥的易损性曲线.结果表明,在顺桥向地面运动作用下,中墩和支座为最易损构件;边墩、主梁均会发生不同程度的损伤;斜拉索、桥塔、桩基安全储备较高.     

考虑碎石桩加固的液化场地桥梁地震风险分析

以一座典型的四跨钢筋混凝土连续桥梁为例,建立三个液化场地桩-土-桥梁体系平面应变有限元模型,考虑饱和土体中孔隙水与土颗粒的动力耦合效应,探究碎石桩作为桥梁工程抗液化加固措施的效果.通过构建液化场地桥梁结构的易损性曲线和地震危险曲线,在概率理论框架下诠释碎石桩加固措施对桩基桥梁地震风险的影响,并对有无碎石桩加固措施的计算...     

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。     

山区非规则梁桥地震易损性分析研究

地震作用下,山区非规则梁桥的震害明显高于常规梁桥,采用地震易损性分析方法能够较好地获得山区非规则梁桥在不同地震水准作用下的地震响应规律及其震害机理,从而实现更加有效的桥梁抗震设计.