中国典型区域地震灾害生命易损性模型适用性评价

以地震灾害生命损失为研究对象,系统收集整理了国内51例地震的人员死亡数据,并对5类具有代表性的地震灾害生命易损性模型进行适用性评价.研究结果表明:1)对于M 5.5级地震,5类模型的多数评估结果基本都在合理范围内;5.5≤M 6.0级地震,5类评估模型结果误差较小且在合理范围内的模型为基于震中烈度和适用特定区域的模型;6.0≤M 7.0级地震,5类模型的多数评估结果不在一个数量级;M≥7.0级地震一般需采用特定适用范围的评估模型和专家经验参与,才可能会得到相对准确的评估结果,但仍然存在较大的误差.2)地震灾害生命易损性模型不适用于城市直下型地震生命损失评估,对于此类地震5种模型的评估结果都出现了较大偏差.3)在空间上地震灾害生命易损性模型存在分区现象,评估结果具有明显的区域性.     

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.     

基于双地震动强度指标的桥墩地震易损性模型研究

基于双地震动强度指标,开展典型桥墩的地震易损性模型研究.采用Open Sees软件建立桥墩的有限元分析模型,通过增量动力分析方法计算得到桥墩的地震响应.根据受试者工作特性分析方法对地震动强度指标进行评价,选择出有效性较好的地震动强度指标组合,基于线性组合的方法分别建立双地震动强度指标桥墩易损性模型,并和单地震动强度指标模型进行对比.结果表明:双地震动强度指标的有效性普遍优于单一地震动强度指标;桥墩发生相同损伤状态时,基于双地震动强度指标建立的易损性曲面的中位值小于基于单一地震动强度指标得到的中位值.研究结果可为桥梁结构的后续风险评估及加固决策提供参考.     

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.     

基于概率密度演化理论的地震概率安全评估

基于概率密度演化理论,通过引入随机地震动模型,可以获得某一场地在一定时期内遭遇不同地震动强度的超越概率,并且有望解决地震易损性分析中如何选择地震动的关键问题.在此基础上,通过调幅随机地震动模型的基底幅值参数,并与地震易损性研究中的增量调幅思想相结合,可以获得工程结构在遭遇不同超越概率的地震作用时,结构性能达到各极限状态的超越概率.这一将地震易损性曲线的地震动强度度量指标赋予概率意义的工作,可以避免以往采用不同地震动强度度量指标时,由于计算方法的不同,生成的地震易损性曲线具有较大不同的缺点.这一工作,进一步与基于性能的地震工程全概率决策框架相结合,可为工程结构的地震概率安全评估提供坚实的理论基础.     

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.     

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.     

基于概率神经网络的地铁车站易损性分析

基于深度学习方法提出了一种地震响应概率模型,并基于此模型推导了地铁车站结构极限状态超越概率的计算公式,以评价结构的地震易损性.首先采用主成分分析对地震强度指标进行正交化和降维;为了克服传统地震响应概率模型中地震动强度指标与结构地震响应指标服从对数空间线性分布假设的局限性,基于BP神经网络建立趋势模型以预测结构的地震响应...     

考虑材料劣变过程的桥梁地震易损性分析

建立了一套基于概率和非线性有限元的桥梁结构地震性能演变分析方法,分析了材料劣变过程;且结合人工神经网络(ANN)与蒙特卡罗(MC)方法,建立了结构随机能力模型;在能力模型的基础上,通过增量动力分析(IDA),建立了考虑材料劣变过程的需求模型,从而形成地震易损性曲线;并以一座斜拉桥的主塔为例,利用所建立的方法研究了随着服役年限增加结构易损性的变化规律.研究成果可为桥梁的全寿命设计、既有桥梁的运营以及地震风险评估等提供理论依据.     

基于IDA的型钢混凝土框架的地震易损性分析

基于增量动力分析(IDA)方法研究了型钢混凝土框架结构在地震作用下的易损性和抗倒塌能力.设计了4个具有不同柱梁抗弯承载力之比的结构,对其进行IDA分析,获得了各模型的抗震能力曲线.进行了场地地震危险性分析,获得了场地地震危险性概率模型.根据结构抗震能力曲线,分析了结构的地震易损性,得到了结构在地震作用下各性态点的超越概...     

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.     

太阳能强化自然通风风量的计算模型

为获得便于工程设计应用的太阳能强化自然通风风量计算模型,选取特朗勃墙为研究对象,采用理论分析方法建立冬夏季太阳能强化自然通风风量与太阳辐射强度和室内热源强度的显式函数关系.该计算模型表明:当忽略通过集热蓄热墙的导热和室内热源散热时,自然通风量与太阳辐射强度的1/3次方成正比.将由该计算模型计算出的风量与由前人的隐式风量计算函数模型计算出的风量进行对比发现,该计算模型预测的风量要略大于前人计算模型预测的结果.集热蓄热墙的导热系数越小,并且太阳能烟囱内空气与集热蓄热墙之间的对流换热表面传热系数越大,该模型预测的自然通风量就越接近前人的计算模型预测的结果.     

基于建筑结构破坏的地震伤亡评估方法及应用

震后的人员伤亡评估对启动应急预案和组织开展应急救援工作具有重要指导意义。美国地震评估软件HAZUS采用了基于建筑易损性的人员伤亡评估方法,但该模型主要基于美国加利福尼亚州的建筑结构。为进行以震后应急为目的人员伤亡快速评估,该文通过假设条件对模型进行简化,以汶川地震为案例对人员伤亡情况进行了预测,验证了该方法的有效性和对中国建筑结构的适用性。预测的受伤人员数与实际统计数据接近,遇难人员较实际人数偏低,原因是模型严重低估了极震区的遇难人数。预测结果与实际情况基本吻合,能够反映地震导致人员伤亡的严重程度,简化的模型更加适用于震后应急响应阶段的人员伤亡快速评估,具有一定的实用价值。     

多层砖混结构房屋震害预测

近年来地震对人类的危害变得越来越大,做好建筑物震害预测工作具有非常重要的现实意义,尤其是目前城市中一些旧的多层砖混结构房屋,其抗震能力较差.为了较好的预测多层砖混结构房屋的震害,该文采用结构易损性分析方法对该类房屋的未来震害进行了预测分析,对今后进行抗震防灾规划和震害预测工作具有一定的参考意义.     

多层钢筋混凝土结构房屋震害预测

近年来地震对人类的危害变得越来越大,做好建筑物震害预测工作具有非常重要的现实意义.为了较好的预测已有的多层钢筋混凝土结构房屋的震害,文章采用结构易损性分析方法对该类房屋的未来震害进行了预测分析,对今后进行抗震防灾规划和震害预测工作具有一定的参考意义,同时对抗震设计、加固也提供一定的借鉴作用.     

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.     

基于整体风险分析法的地震荷载作用下地下管道易损性评估

地下管道的易损性评价是生命线地震工程风险评价体系的重要研究内容.基于整体风险分析法构建地下管道评估模型,进行致灾因子筛选,建立管道风险评估图,最终获得地震荷载作用下地下管道易损性估计值的计算公式.并对海城及丽江地震中的地下管道进行实例验证,评价结果与实际情况有较好的一致性,能有效地解决地震中地下管道易损性的综合评价问题.     

基于累积塑性应变的结构多维易损性分析

将拟力法的概念运用于能量平衡方程而提出累积塑性应变,其表示为塑性耗散能需求与耗能能力之比.塑性耗散能反映了结构在地震作用下的损伤累积效应,作为构件层次损伤指标的累积塑性应变也考虑了损伤累积效应.建立基于最大层间位移角的易损性曲线,假定一系列累积塑性应变阈值,通过易损性曲线吻合度确定与全局性能水准相对应的局部损伤状态,即累积塑性应变阈值.以累积塑性应变和峰值层加速度响应作为结构构件和非结构构件的工程需求参数,在多维易损性理论框架下建立二维性能极限状态方程和概率地震需求模型,进行易损性分析,并分别讨论加速度阈值、工程需求参数和性能极限状态相关性对易损性的影响.     

盾构隧道管片接头的易损性分析和评价

管片接头是盾构隧道结构力学性能的薄弱和关键部位.从抗弯、抗剪及抗渗三个方面,提出接头易损性评价方法.在轴力、弯矩和剪力作用下,考虑接头自身健康状况,并以混凝土、螺栓的应力状况和渗漏水作为评价指标,建立接头易损性评价模型.建立管片接头力学解析模型,分析接头的力学响应,并建立管片接头三维有限元精细化模型,对比验证解析模型的正确性.通过蒙特卡洛计算,获得大量计算样本,并在此基础上构建管片接头易损性的贝叶斯网络.根据接头易损性贝叶斯网络,分析接头易损性,并结合现场监测,反分析盾构隧道管片接头的健康状况,更新接头易损性预测,指导盾构隧道的正常运营维护.     

地震下高度不等的相邻框架结构碰撞的易损性分析

针对相邻结构在地震下避免碰撞的安全水平亟待量化的问题,提出了相邻结构在地震下发生碰撞的易损性分析方法 .该方法以峰值地面加速度作为地震动强度指标,以相邻结构最大相对位移作为工程需求参数,基于相邻结构的非线性有限元模型开展增量动力分析,分别利用最大似然估计和回归分析,包括单参数线性回归、双参数线性回归和双线性回归,来确定易损性函数的参数.以层高相等的6层和5层相邻钢筋混凝土框架结构为例,对比分析了不同间距下采用不同方法所得地震下发生碰撞的易损性曲线;计算了6层和4层、6层和3层相邻结构的碰撞易损性,分析了不同楼层数与楼层高度对碰撞易损性结果的影响.研究结果表明：当峰值地面加速度较大时,通过双线性回归所得易损性曲线与蒙特卡罗法结果最为接近,且结构间距越大,二者越接近;其他两种回归方法所得易损性偏大,最大似然估计所得易损性最保守;层高不等的6层和5层相邻结构的碰撞易损性最大,层高相等的6层和4层相邻结构次之,表明当相邻结构的周期比和碰撞位置的影响达到平衡时,碰撞易损性最大.