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。     

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。     

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.     

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.     

基于性能的平面不规则结构地震易损性分析

针对平面不规则框剪结构,提出基于性能的结构整体地震易损性分析方法。基于性能分析静力弹塑性,根据结构极限损伤状态定义平面不规则框剪结构层间位移角和层间扭转角的4个性能水平限值。通过弹塑性动力时程分析获得结构地震响应。根据超越概率的定义,分别计算层间位移角和层间扭转角极限状态下超越概率。结合地震峰值加速度及超越概率对一平面不规则框剪结构进行基于性能的地震易损性分析,绘制结构的易损性曲线,比较2个指标的易损性曲线,评估结构的抗震性能。研究结果表明:对平面不规则结构进行易损性分析时,应考虑扭转响应对结构的影响,防止高估这类结构的抗震性能。     

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.     

基于PSDM和IDA法的深水隔震桥梁地震易损性分析比较

考虑地震动水压力和波浪效应的共同作用,建立了隔震桥梁的弹塑性有限元分析模型,分别基于概率地震需求模型(PSDM)法和增量动力分析(IDA)法形成了桥梁系统及主要构件的地震易损性曲线,并对2种方法所形成的易损性曲线的差异进行了比较分析.研究表明,当桥墩处于弹性阶段时,基于PSDM和IDA法所得到的各损伤极限状态下桥墩的超越概率差别不大;但当桥墩构件进入非线性阶段,由于非线性结果的离散性导致基于PSDM法的需求回归分析的拟合结果失真,而基于IDA法能够很好的避免此种情况的出现;无论是桥墩还是支座,基于PSDM和IDA法计算得出的易损性曲线从轻微破坏到倒塌,2者差异越来越大.     

板式橡胶支座地震易损性分析

以一中等跨径连续梁桥为研究对象,建立了橡胶支座的滞回特性曲线以及全桥非线性动力分析模型.从太平洋地震工程研究中心(PEER)强震数据库中选取100条地震波,进行了一系列非线性时程分析,得到了橡胶支座的位移反应.根据基于性能的抗震设计思想和地震易损性分析理论,提出了板式橡胶支座4种不同损伤状态损伤指标的确定方法,并由此拟...     

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.     

城际铁路变宽度连续箱梁桥的动力特性

研究了变宽度连续箱梁桥在成桥状态下的动力特性.以某五跨变宽度连续箱梁桥为背景,建立整桥三维空间有限元模型,对大桥的模态进行分析,并选用50年超越概率分别为3%(E1)和10%(E2)两个水准的反应谱进行成桥阶段的地震响应分析.结果表明:E1,E2概率下,变宽度连续箱梁桥制动墩上的内力较大,且顺桥向地震荷载作用对制动墩的内力影响比横桥向地震荷载作用大,竖向地震荷载作用对桥墩轴力影响较大,而对桥梁上部结构位移影响不大,变宽度连续箱梁桥地震反应随桥墩高度增加而增强.建议桥梁设计时,重点考虑固定墩及固定支座的设计,并对固定墩底部进行加固处理,抗震分析时,慎重考虑地震荷载竖向分量取值.通过地震反应谱分析,在规范要求的地震荷载作用下,变宽度连续箱梁桥整体抗震性能良好,满足抗震设计要求.     

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.     

基于地震易损性的桥梁抗震加固优先级评定方法研究

文章将地震易损性分析理论应用于桥梁抗震加固评定中,提出一种新型桥梁抗震加固优先级评定方法,并给出详细的评估流程。该方法基于地震易损性曲线,可以针对不同水准的地震强度水平,判别桥梁结构中最需要进行抗震加固的易损构件以及这些桥梁构件的抗震加固优先级,以制定合理的抗震加固方案。将该方法应用于一座6跨钢筋混凝土连续梁桥,结果表明该方法的优越性。     

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.     

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.     

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。     

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.     

钢筋混凝土低层框架结构易损性分析

按建筑结构抗震规范的规定构造加速度反应谱并将其作为随机激励,构造了四川地区典型公共钢筋混凝土框架结构有限元模型,采用拟动力时程方法对结构的抗震性能进行计算,得到了钢筋混凝土框架结构的易损性曲线.针对原型结构在地震作用下柱基础容易发生屈服破坏的情况,对原型结构基础采取了铅芯阻尼橡胶支座隔震加固措施,对加固后的框架结构进行了计算并得到了修正的易损性曲线.通过对比得到在地基不失稳的前提下,小震时结构发生中度以上损伤的概率非常小,大震时随着承重结构进入塑性屈服发生中度以上的损伤概率开始逐渐变大,而且钢筋混凝土框架结构纵横2个方向的易损性概率在大震时有差异,采取隔震加固措施后结构损伤概率明显减小.     

基于风险的桥梁抗灾性能设计方法

基于风险思想,提出了考虑灾害危险性和桥梁多级性能水平的抗灾设计方法.根据桥梁结构灾害下的性能要求,定义量化的桥梁性能目标,结合易损性分析,获得灾害下各性能水平的易损性曲线.通过易损性曲线与灾害危险性模型的卷积,获得桥梁各性能水平的概率模型,随后进一步考虑性能水平的损伤比,实现综合失效风险分析.以一斜拉桥桥塔为例,利用建立的方法对地震灾害中桥梁进行了多性能水平分析.     

主蒸汽隔离阀地震概率易损性分析

采用有限元软件对主蒸汽隔离阀进行等效静力计算,确定其抗震薄弱点,并运用概率易损性方法计算主蒸汽隔离阀的抗震裕度.计算结果表明:主蒸汽隔离阀的抗震薄弱点随着地震震动的放大会发生转移.经过计算,确定主蒸汽隔离阀的抗震薄弱点为支架,计算出支架在95%置信度、5%失效概率下的抗震能力为11.14g,在此基础上绘制了主蒸汽隔离阀在弹性失效模式下的不同置信水平的易损性曲线,梳理了核电阀门抗震裕度的计算方法,论证了在超设计基准地震发生时,抗震裕度对于抗震安全的重要性.     

倒锥壳式水塔结构多维地震易损性分析

为了探究水塔结构的地震易损性及其薄弱位置,以便为水塔结构的设计及加固改造提供参考借鉴,以一现存水塔结构为原型,利用有限元软件ABAQUS建立了数值模型,选取了15条地震波对水塔结构模型分别进行了一维、二维和三维地震波作用下的增量动力分析,得到了水塔结构在不同维数地震波作用下的地震易损性曲线,比较了不同地震波维数对水塔结构地震易损性的影响,研究了水塔结构的倒塌安全储备状况.研究结果表明,在水塔所在8度抗震设防区域,多遇地震下水塔结构发生轻微损伤的概率均小于1%,发生更严重损伤的概率几乎为零;基本抗震设计加速度下,发生中等损伤的概率均小于1%;罕遇地震下,发生完全损伤的概率均小于2%,基本满足"小震不坏,中震可修,大震不倒"的设计要求.不同维数地震波作用下的结构倒塌安全储备系数均小于2.3,倒塌安全储备不足;作用在结构上的地震维数越多,结构各级地震易损性概率越大,倒塌安全储备系数越小;本文中水塔结构易损位置为支筒底部及高6m附近.