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.     

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。     

钢框架结构的地震易损性分析

由于钢框架结构体系近年来在多、高层民用建筑和工业建筑中得到了广泛的应用,因此本文以平面钢框架结构体系为研究对象,以美国太平洋地震工程研究中心(PEER)提出的概率性能评定框架为基础,对钢框架结构的地震易损性进行了研究.研究中所采用的有限元软件为美国加州伯克利大学开发的Open Sees 软件.     

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。     

考虑碰撞效应的斜交桥抗震性能分析

受地形条件的限制,在公路桥梁或城市桥梁设计中经常采用斜交形式的梁桥。由于主梁轴线与支承边存在斜交角,使得其会发生一定面内旋转,当考虑横桥向碰撞效应时,斜交桥的抗震性能变得比直线梁桥要更加复杂。论文采用非线性时程分析方法对具有不同斜交角的连续梁桥进行分析,探讨了结构地震响应随交角变化关系。结果表明:不考虑碰撞效应会明显低估连续梁桥抗震性能,在斜交连续梁桥设计时应考虑碰撞效应的影响;斜交角的大小会显著影响桥梁结构地震响应,但不与斜交角成线性关系。     

铁路桥梁的地震易损性分析

近年来我国发生的大地震,尤其是5·12汶川地震表明,铁路桥梁作为交通系统中的枢纽结构,在地震中极易受损.多跨连续钢筋混凝土桥是铁路桥梁中常见的结构形式.故采用国家强震动台网中心提供的汶川地震强震波和NGA强震数据库提供的地震波,以位移延性比为破坏指标,应用结构分析软件SAP2000,分别对多跨连续钢筋混凝土铁路桥进行非线性时程分析,并对其结果进行回归,得出以PGA(Peak Ground Acceleration)为自变量,结构超过某一特定损坏状态的概率为因变量的地震易损性曲线;最后分析了该类铁路桥在地震作用下的地震易损性.     

基于GA-BP神经网络的拱坝地震易损性分析

拱坝在其生命周期内可能会承受强烈地震,其地震易损性引起了广泛的关注。一般而言,采用非线性有限元法进行拱坝的地震易损性分析,需要大量的计算工作量。该文提出了一种预测拱坝地震响应的方法——基于遗传算法(genetic algorithm, GA)的多层前馈(back propagation, BP)神经网络,该方法可以替代部分非线性有限元分析计算,显著减少计算成本。以大岗山拱坝的易损性分析为算例,基于已有的390个有限元非线性动力分析工况数据,将结构的响应设定为BP神经网络的输出,地震强度参数IM作为输入,进行BP神经网络的训练和验证。结果表明,该文提出的GA-BP神经网络采用390个有限元结果中的30%的数据进行训练,即可得到满足精度的预测结果,给出合理的拱坝地震易损性曲线,说明采用GA-BP神经网络后可节省70%的非线性有限元计算成本。     

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。     

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.     

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.     

大跨度桥梁边墩横向减震体系的地震易损性分析

在大跨度桥梁中,边墩的竖向恒载与中墩相比往往较小,导致支座滑动摩擦力较小,因此,摩擦型耗能减震支座无法有效控制地震位移.针对以上问题,提出了滞回型钢阻尼器和滑动支座配合使用的桥梁边墩减震体系.然后,以一座大跨度钢桁架拱桥为例,建立了全桥有限元模型,以支座位移、墩底弯矩以及拱脚立柱的应力为工程需求参数,采用云图法建立概率地震需求模型,分析了该大跨度桥梁的边墩横向地震易损性.结果表明,采用滞回型钢阻尼器和滑动支座的桥梁边墩减震体系可有效降低桥梁上、下部结构各主要控制部位的横向地震易损性.     

不确定性参数对梁桥地震易损性影响的量化

为定量研究梁桥中常见的不确定性参数对结构地震易损性的影响程度,以三跨混凝土连续梁桥为例,引入重要性测度分析方法考虑不确定性参数之间的交互效应,量化不确定性参数对桥梁地震易损性的影响水平。通过Monte-Carlo抽样构建地震动-桥梁样本并采用Open Sees平台进行非线性时程分析,提出基于地震易损性的矩独立重要性测度指标并基于非参数核密度估计对其进行数值积分求解。结论:支座剪切模量及上部结构质量对梁桥地震易损性的影响明显大于其他参数;基于地震易损性的重要性测度指标能够考虑不确定性参数之间的交互效应,准确量化不确定性参数对梁桥地震易损性的影响水平。     

地下结构地震易损性研究进展

为了促进国内地下结构地震易损性分析的发展和应用,详细评述了地下结构地震易损性分析在国内外研究现状、存在的问题和未来发展方向。首先,介绍了地震易损性的定义,总结了破坏指标、地震动强度参数的选取以及不确定性的影响,归纳了常用的2种地下结构易损性曲线建立方法。依据不同来源的分析数据,介绍了5种国内外常用的地下结构地震易损性分析方法,归纳了每种方法的适用性及优缺点。最后,分析了当前研究中遇到的问题以及存在的局限性,对地下结构地震易损性研究的发展方向进行了展望。     

大跨度连续刚构桥的地震反应分析

以贵州虎跳河特大桥为工程背景,利用有限元程序ANSYS建立动力分析模型,进行连续刚构桥动力特性分析、反应谱分析以及动力时程响应分析。结果表明,不同方向地震波输入对动力时程响应分析影响较大,采用反应谱方法较动力时程响应分析安全。     

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.     

双向地震动下单层偏心体系基于IDA的地震易损性分析

考虑实际地震动的多维性以及偏心引起结构多分量反应的耦合作用,建立了屈服准则符合二维屈服函数三自由度的单层偏心体系模型。选取了24组双向地震动记录作为水平激励进行增量动力分析。以地震峰值加速度为地震强度参数,分别以x分量的延性系数μ和扭转分量的最大扭转角θ为抗震性能参数建立平动能力曲线和扭转能力曲线。分析了偏心率e/r、频率比Ω_θ和场地类别等对两种能力曲线的影响。结果表明:e/r和Ω_θ对单层偏心体系平动反应的影响可忽略不计,但对扭转反应的影响明显。失效指标相同的前提下,场地土越硬,相同地震强度下的单层偏心体系抗震失效的概率越低。