基于结构易损性的斜拉桥多灾害安全性能研究

通过研究多灾害下结构安全性能， 提出一种直接方法用于评价未知灾害： 考虑结构发生脆性破坏， 分析相应关键构件失效对结构影响的程度. 采用基于刚度的方法计算结构构件的重要性系数， 结合敏感性分析得到结构冗余度水平指标， 并针对典型斜拉桥结构进行了分析. 本文方法能够判断结构的薄弱环节， 评估结构易损性能， 为结构加固和维护提供了一定的理论依据.     

断索导致的斜拉桥结构易损性分析

提出从损伤场景对结构性能的影响程度和损伤场景占结构体系总体规模的比例两个参数进行结构易损性分析的方法,并以斜拉桥结构体系为对象,分别以主梁最小屈曲安全系数和最大应力安全系数作为结构性能参数,对不同位置拉索断裂的损伤场景进行了易损性分析.以某斜拉桥为例,采用提出的易损性分析方法,从众多的拉索断裂损伤场景中得到了造成后果尽可能严重而自身占结构比例尽可能低的易损场景.分析结果明确了结构对不同位置拉索断裂的敏感性,可以作为结构健康监测中监测内容选取以及传感器布设的参考依据.     

斜拉桥复合地震易损性分析

通过引入ANN(artificial neural network,人工神经网络)计算斜拉桥复合地震易损性,显著减少在分析结构能力随机性过程中的计算量,获得结构能力概率分布.采用IDA(incremental dynamic analysis,增量时程分析)非线性时程分析法获得结构需求概率分布.通过蒙特卡洛抽样得到各PGA(peak ground acceleration,地面峰值加速度)下结构失效概率,进而获得易损性曲线.分析结果说明,使用ANN模拟结构能力分布可以显著减少计算量;在考虑结构能力随机性的前提下,斜拉桥地震易损性有所增加.     

钢筋混凝土矮塔斜拉桥地震易损性分析

为研究矮塔斜拉桥地震易损性,文章以一座在建钢筋混凝土矮塔斜拉桥为例,分析其构件与系统易损性;考虑材料参数的变异性,采用神经网络模型和均匀设计法建立支座、过渡墩和主墩的易损性曲线;基于串联系统的失效概率公式,采用Copula函数计算构件之间的联合失效概率,绘制系统易损性曲线,并用一阶界限法验证其可行性。结果表明：支座的抗震性能最差,在地震作用下最容易发生破坏;采用Copula函数计算的系统易损性曲线介于一阶界限法的上界和下界之间,且与一阶界限法的下界更接近。     

江西省雷电灾害易损性分析及其区划

详细分析江西省自然环境、经济状况和雷灾损失情况,根据该省近9年的雷电灾害统计资料和1951年以来的年平均雷暴日统计资料,选取雷击密度、雷电灾害频数、经济易损指标、生命易损指标作为雷灾易损性评价指标。对江西省各设区市的雷灾易损性进行了综合评估,初步形成了江西省雷灾易损性区划,为防御和减低雷电损失的规划提供了科学依据。     

采用拉索减震支座的斜拉桥地震易损性分析

利用易损性方法对斜拉桥设置拉索减震支座与否进行了细致的研究,并得到了塔底弯矩和墩梁位移的易损性曲线.通过基于概率的分析研究表明,拉索减震支座能够有效地限制墩梁的相对位移,同时还能够适当地减小塔底的弯矩.对斜拉桥安装拉索减震支座的减震机理进行探讨表明,依靠摩擦增加阻尼以及通过拉索改变地震力的传力路径是减小斜拉桥地震响应的主要方式.     

结构的易损性分析计算方法

由于灾害或材料性能的退化等原因结构的实用功能会下降,为了有效地对日见增多的大型结构进行日常管理和减少各种灾害的损失,结构的易损性分析已逐渐成为国内外学者研究的重点。本文从结构的易损性分析的原理入手,概括介绍了几种结构的地震易损性计算方法,并深入分析,总结了其优缺点及发展方向     

青海西宁市雷电灾害易损性分析及其区划

利用西宁市1997-2010年雷电灾害统计资料及1950-2010年雷暴日资料,结合西宁市经济和人口密度特征,提出了雷暴日数、雷电灾害频度、生命易损模数及经济易损模数作为雷电灾害易损性评估指标,对西宁市各县的雷灾易损性进行了综合评估,利用四级分区法形成了西宁市雷灾易损度区划。     

铁路灾害中承灾体的易损性因素对风险度的修正

在铁路灾害中,承灾体的易损性对铁路受灾风险有重要的影响．在论述了铁路灾害承灾体的易损性的性质、指标体系及其指标确定方法后,着重讨论了用承灾体的易损性指标来修正铁路灾害风险度估算值的方法     

钢一混凝土组合结构地震易损性研究的关键问题

钢一混凝土组合结构在我国高烈度区逐渐得到广泛的应用,但目前国内外对其地震易损性研究很少。在分析总结现有结构地震易损性研究的基础上,阐述了组合结构地震易损性研究中亟待解决的两个关键问题,这些问题的研究和解决将对钢一混凝土组合结构的地震易损性的研究提供坚实的理论基础。     

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.     

城市山洪灾害易损性的RS和GIS分析

以受山洪灾害影响突出的云南文山城区为研究区,从承灾体属性特征和社会承灾能力二个方面探讨了城市山洪灾害易损性分析的方法;利用高分辨率遥感卫星影像为数据源完成城市土地覆盖类型解译,在此基础上应用GIS定量分析城市山洪灾害易损性.对承灾体属性特征定量分析结果表明,文山城区50年一遇山洪淹没范围内的承灾体中城市房屋建筑的易损性最大.对易损性要素中的社会承灾能力分析认为,由于文山城区段防洪河道行洪能力低,蓄滞洪能力弱,山洪灾害的易损性仍然较高,山洪对文山城威胁形势严峻.     

斜拉桥易损性分析的合理地震动强度指标评估

以迫龙沟特大跨斜拉作为工程背景,用OpenSEES开源程序建立考虑多重非线性效应的有限元模型,从太平洋地震工程研究中心(PEER)中选择80组地震波纵向和横向输入.通过高效性、实用性、熟练性、充分性以及灾害可计算性等5个指标,详细讨论并比较了峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)、和结构一阶周期、0.2s以及1.0s对应的加速度反应谱数值(Sa-T1、Sa-02、Sa-10)作为地震动强度指标的优缺点.结果表明,PGA具有最好的充分性和实用性,在高效性和熟练性上也表现得很好,因此是最为合理的斜拉桥地震动强度指标.     

基于IDA的岸桥结构地震倒塌易损性研究

为研究岸桥结构在地震作用下的倒塌易损性,以两台典型岸桥为研究对象,分别建立岸桥在工作和非工作两种工况下的有限元分析模型.采用增量动力分析(IDA)方法,以门框构件失效和结构有限元计算失稳作为倒塌能力的判定准则,分析得到岸桥结构地震倒塌易损性曲线.结果表明:两种工况均适合以谱加速度作为地震动强度参数进行岸桥结构易损性分析;两台岸桥实例在不同工况下的结构倒塌易损性具有较明显的差异,建议将岸桥结构分为工作和非工作工况进行抗震性能研究,以提高分析的准确性.     

非一致地震激励下飘浮体系斜拉桥易损性分析

利用Open Sees软件对一座主跨为420 m的斜拉桥建立有限元模型,分别进行了仅考虑失相干效应、考虑失相干效应和行波效应、考虑失相干效应和场地效应以及综合考虑失相干效应、行波效应和场地效应等4种非一致激励情况下的易损性分析.结合联合概率地震需求模型(TPSDM)和蒙特卡罗抽样获得了基于构件的体系易损性曲线.考虑地震动空间效应的飘浮体系斜拉桥损伤概率明显高于一致激励且失相干效应和场地效应的影响较为显著.失相干效应越明显,斜拉桥体系遭受地震损伤的概率越大.场地效应的影响较为复杂,总体上表现为相邻场地类型差异越大,沿地震波传播方向场地类型由软变硬时,体系损伤概率增加.行波效应对飘浮体系斜拉桥地震损伤的影响较小,易损性分析时忽略行波效应的影响不会造成较大的误差.因此,对飘浮体系斜拉桥进行非一致激励下的地震易损性分析应考虑失相干效应和场地效应的影响,目前广泛采用的一致激励下的易损性分析高估了体系的抗震性能.     

协作体系斜拉桥的结构分析

协作体系斜拉桥是一种较为新颖的斜拉桥的结构形式,对于工程中常见的独塔及双塔斜拉桥,从结构的刚度和受力分析着手,对协作体系斜拉桥与普通的斜拉桥进行较为全面的比较,得出协作体系在变形及受力方特性,根据这一特性,提出了对工程设计的建议。     

桥面火灾条件下斜拉桥拉索及全桥结构的安全性能

针对日益受到关注的桥梁火灾风险问题,以一座大跨斜拉桥为研究对象,进行性能化抗火分析.首先进行火灾危险源分析,设置了3种桥面火灾场景;通过FDS模拟获得了不同场景下的火场温度,并与ISO834升温曲线进行比较;分别通过FDS火灾场和ISO834升温曲线得到了两种情况下的拉索温度,并结合屈服强度变化规律进行了拉索失效分析;最后对全桥安全性能进行了评估.结果表明:基于FDS模拟的火场温度总体上低于ISO834曲线温度,在最不利条件下最多可致3根拉索断裂;火灾对斜拉桥整体安全性能的影响有限,但会削弱桥梁的使用功能,应采取必要的防范措施以减小火灾损失.     

采用超高性能混凝土和限位装置的斜拉桥易损性分析

斜拉桥作为交通网络中控制性的重要节点,在强震作用下其钢筋混凝土塔柱易产生塑性破坏,从而延误灾后应急救援工作的开展。基于此提出了一种既采用新型材料又采用新型限位装置的斜拉桥结构体系,用于提升斜拉桥的抗震韧性,在仅采用形状记忆合金（SMA）拉索限位装置的普通斜拉桥基础上将塔柱中容易损伤的塑性铰区普通混凝土采用超高性能混凝土（UHPC）代替,分别建立普通斜拉桥与新型韧性斜拉桥的有限单元模型,在远场和近场地震波的作用下分别开展桥梁构件和结构体系的易损性分析。研究结果表明：同时采用UHPC和SMA拉索限位装置的斜拉桥仅需增加少许成本即可大幅提高斜拉桥结构体系的易损性,极大地拓展了UHPC材料和SMA拉索限位装置的应用场景。     

考虑氯离子侵蚀时变劣化效应的近海斜拉桥地震易损性分析

为研究氯离子侵蚀对近海大型桥梁地震易损性的时变影响规律,以某近海斜拉桥为对象,建立非线性数值模型并开展增量动力分析,获得主塔等构件及桥梁系统的时变易损性曲线.结果表明,材料腐蚀会导致构件及结构的损伤概率出现不同程度的增加.桥梁结构第1阶自振周期对应的谱加速度Sa(T1)为0.3g时,主塔严重损伤的概率在0、25、50、...     

气象灾害风险评估承灾体易损性参数定量确定方法研究——以潍坊市干旱、暴雨洪涝灾害为例

气象灾害风险评估是气象防灾减灾的基础和前提。针对当前灾害风险评估过程中模型参数多依靠专家打分,人为因素影响大的问题,提出了"制定承灾体易损性分类体系→构造承灾体易损性判断矩阵→计算承灾体易损性参数"的定量确定承灾体易损性参数技术方法。选择20世纪80年代以来山东省潍坊市干旱和暴雨洪涝各4次灾害过程,分别计算了经济易损性参数和人口易损性参数。结果表明:同一灾种历次灾害过程确定的承灾体易损性参数相对稳定,承灾体易损次序完全一致,算法具有良好的稳定性。同一灾种承灾体的经济易损性参数和人口易损性参数差异明显,不同灾种的承灾体易损性参数存在差异显著。通过承灾体易损性参数在一定程度上能揭示出灾害与承灾体之间的内在作用规律。承灾体易损性空间分布与地方社会经济结构有关,就潍坊市而言,干旱灾害的经济易损性承灾体以旱地为最大,其次为林地,再次为草地;人口易损性承灾体以城镇用地和农村居民点为主,其次为旱地。暴雨洪涝灾害的经济易损性承灾体以旱地、农村居民点、城镇用地为主,且其经济易损性程度相当,林地的经济易损性也不可忽视;人口易损性承灾体主要为农村居民点和城镇用地,较干旱灾害更为集中。可为研究不同地区、不同灾种承灾体易损性提供定量分析手段。