基于坝肩失稳破坏模式的高拱坝地基体系地震易损性分析

为了开展高拱坝-地基体系整体稳定地震易损性分析,从坝肩潜在滑块滑动失稳破坏模式出发,综合考虑了地震动和材料参数的不确定性,采用增量动力分析方法（Incremental Dynamic Analysis,IDA）,开展了基于概率统计框架的1000次非线性动力响应分析。分别采用特征点残余滑动位移和滑动面积比作为评价结构响应的性能指标,以地震动峰值加速度（peak ground acceleration,PGA）为地震动强度指标,定量的划分了高拱坝-地基体系的不同性能水平,绘制了地震易损性曲线,并对不同极限状态下的地震易损性进行了评估和分析。结果表明,基于特征点残余滑动位移的IDA曲线可以将高拱坝-地基体系分别划分为局部滑动破坏和整体滑动失稳破坏两个破坏等级;基于滑动面积比的IDA曲线可以划分为轻微滑动破坏、中等滑动破坏和整体滑动失稳破坏三个破坏等级;从而根据高拱坝-地基体系的实际地震需求从概率意义上评判结构所处的破坏状态,为高拱坝的抗震优化设计、加固和维修决策提供科学依据。     

基于位移的高桩码头地震易损性分析

鉴于目前高桩码头的地震易损性分析很少将码头的总位移作为性能指标,分别根据云图法和条带法建立了基于位移的码头地震易损性分析方法。该方法考虑地震动的不确定性,并基于桩身材料应变限值定义了码头的破坏状态。为了说明这种分析方法,采用80条地震动记录对一高桩码头案例分别进行了云图法和条带法分析,比较了两种方法建立的易损性曲线的差别,分析了位移能力不确定性对易损性曲线的影响。结果表明,由云图法和条带法建立的码头易损性曲线之间的差别较小,可以忽略,但考虑到云图法的计算量较小,建议在码头易损性分析中采用云图法;位移能力不确定性对于易损性曲线的影响较大,分析中不可忽略,应予以考虑。     

黄土地区公路边坡降雨侵蚀灾害易损性评价

针对黄土地区公路边坡受降雨侵蚀破坏较为频繁的情况,将降雨侵蚀灾害作为一个单独的灾种,阐述黄土边坡降雨侵蚀破坏机理。降雨侵蚀破坏的偶然成分很少,边坡抗灾能力受到威胁的程度需要提前预测,使工程提前采取相应措施。研究建立黄土地区公路边坡降雨侵蚀灾害易损性的评价方法和评价流程,采用侵蚀模数作为评价指标,通过分析USLE水土流失方程中各因子的取值和计算方法,计算某黄土地区的侵蚀模数,根据易损性等级的划分分析出边坡受降雨侵蚀的易损性和抗灾能力,发出预警信息,以便及时采取预防措施,减少和控制灾害的发生。     

单体滑坡灾害承灾体的有限元模拟与易损性评估

针对目前单体滑坡灾害承灾体易损性评估定量化程度不高的问题,提出了一种承灾体易损性计算方法。在分析滑坡运动过程和承灾体破坏机制的基础上,引进塑性铰的概念,考虑了承灾体塑性变形过程,建立了简化计算模型。应用有限元软件SAP2000对钢筋混凝土框架结构受侧向力形变过程进行数值模拟,所得受力与位移参数代入简化计算模型,得到易损性数值并确定了承灾体破坏等级。结果表明:建筑物弹塑性变形与局部塑性铰变形过程类似,且塑性阶段所占比例较大;计算所得安全距离92.7m和承灾体易损性V为1时距离69.7m与实际基本相符。     

秦巴山区堆积层滑坡易损性评价方法研究

易损性反映了特定社会的人们及其所拥有的财产对自然灾害的承受能力,不同地区的不同承灾体在不同时间里对不同的灾害有不同的易损性特征。通过选取定性评价因子,对易损性进行等级划分,从而做到定性分析;通过对承灾体、时空概率和易损性调查,由引入的易损性指数可以对易损性做到定量分析。最后还提出了易损性的等级划分标准。结论表明:易损性指数是表示各因子在易损性判别中作用大小或强弱的物理量,是一个相对比较的数值,是定性分析的定量表示。     

考虑冲刷深度的海上风机地震易损性研究

在地震和波浪等复杂环境荷载作用下,海上风机的桩周冲刷和地震动水压力会显著影响海上风机的动力响应。建立了考虑地震动水压力及桩周冲刷效应的海上风机非线性动力计算模型,首先基于场地相关反应谱选取了34条地震动记录,通过多条带分析方法获取了不同工况下海上风机的地震易损性曲线,进一步讨论了地震动水压力和冲刷深度对海上风机地震易损性的影响。研究表明:在一般设防烈度下,冲刷深度对海上风机受到地震荷载作用时能否正常工作有显著影响,对风机发生永久性破坏概率的影响较小;而动水压力对海上风机4种极限状态下的地震易损性的影响均较小。海上风机易损性分析可为海上风机的抗震设计提供一定的理论指导,并具工程应用价值。     

河南省洪涝灾害的经济社会易损性评价

在分析洪涝灾害对经济社会深刻影响的基础上,构建了经济社会易损性评估指标体系,运用模糊综合评价模型并结合模糊层次分析法,对河南省洪涝灾害进行了经济社会易损性评价。结果表明:①河南省洪涝灾害经济社会易损性水平最高的是郑州市和周口市,但是两者高易损性的决定因素各不相同;②GDP密度是决定经济易损性的最重要因素,而老幼人口比例是决定人口易损性的最重要因素;③不同区域在防治洪涝灾害时,应针对其易损性决定因素的不同而采取不同措施。     

汉江中下游水资源风险分析与对策研究

跨流域调水具有巨大的经济、社会和生态环境效益,但是调水减少了水源区的水资源量,可能会增加其供水风险。对南水北调中线工程水源影响区--汉江中下游进行水资源供需风险分析:进行了风险识别,计算了供水风险的各项指标;以风险度定义危险概率等级,易损性定义缺水严重程度等级,通过不同的等级组合建立缺水风险分级标准,对汉江中下游供水风险进行风险分级。结合敏感性分析结果,针对各影响因素采取相应的对策措施,特别是编制枯水期应急预案等对策措施,以降低跨流域调水对其水源影响区供水风险的影响。     

基于GIS的涝灾农作物易损分析方法研究

本文通过分析区域灾害理论系统模型,结合水稻的易损性分析模型,利用GIS技术平台,研究八里河流域的典型受涝年份的水稻易损性。研究分析了水稻遭受涝灾的产量损失率模型,基于内涝水位和承泄区水位分析,提出了一种新的界定淹没历时的方法,使得水稻受涝历时与实际情况结合起来;利用GIS技术平台,计算淹没水深,和相应等级水深的淹没面积;利用不同等级淹没水深对应的面积比例作为其权重,计算典型年份的水稻易损性,结果精确可靠。     

兰州市地质灾害易损性评价

分析了兰州市地质灾害特征,总结研究了兰州市地质灾害破坏效应,划分了受灾体类型,在此基础上,进行了地质灾害社会经济易损性分区评价。地质灾害易损性评价指标体系主要由生命损失、经济损失、社会损失和环境的损失四部分构成。地质灾害的社会经济易损程度,用易损性指数来度量。兰州市社会经济易损性高区主要集中在兰州市区和阿干镇,窑街矿区以及永登县城和皋兰县城;中川机场为社会经济不易损区;社会经济中易损区主要集中在黄河、大通河、庄浪河、宛川河河谷两岸和部分地质灾害发育的山区,这些地方人口比较集中,社会经济较发达;其余大部分地区为社会经济易损性低易损性区。     

基于响应面法的拱坝地震易损性分析

基于响应面法建立了一种高效的拱坝地震易损性分析方法。考虑混凝土拱坝材料以及地震动的不确定性,按照中心复合试验设计方法建立材料-地震动样本,采用Abaqus有限元分析软件建立拱坝有限元模型并对样本进行非线性动力时程计算,然后以拱冠位移为性能指标建立响应面模型。采用拉丁超立方抽样法从响应面模型中抽样,建立概率地震需求模型,从而获得地震易损性曲线,为基于性能的拱坝抗震安全评价提供理论依据。分析结果表明：所建立的拱坝响应面模型精度较高,基于响应面法的拱坝地震易损性分析方法比传统的蒙特卡罗模拟法具有更高的效率。     

基于信息熵-变权模糊模型的土石坝震损评估

土石坝震损评估可为震后应急处置和除险加固提供依据,因而对评估方法和结果的可靠性提出更高要求。为了降低层次分析法(AHP)计算指标权重的主观性,并体现出指标严重程度对土石坝震损评估结果的贡献作用,建立信息熵-变权模糊评估模型。首先根据土石坝震害险情研究成果,阐述了土石坝震损评估指标体系及指标分级标准,然后以AHP法确定指标初始权重,再采用信息熵对其修正,同时考虑指标严重程度对权重的影响,引入变权法对修正后的权重进行调整,融合模糊评价法,最后建立信息熵-变权模糊的土石坝震损评估模型。工程实例评估结果表明,该模型有效降低了指标权重的主观性,并突出了不同指标的严重程度对评估结果的影响,使土石坝震损评估结果更加客观准确。     

碎石桩复合地基的液化判别方法

针对目前适用于碎石桩复合地基液化判别方法相对缺乏的现状,依据碎石桩复合地基中地震剪应力按碎石桩和桩间土刚度不同来分配的思路、以Seed剪应力法和美国NCEER协会推荐的抗液化剪应力比公式为基础,提出适用于碎石桩复合地基的液化判别方法,并采用有限元数值模拟方法模拟了地震中碎石桩复合地基桩间土的剪应力变化。模拟分析结果表明,在打设碎石桩后桩间土的地震剪应力小于打设碎石桩前的地震剪应力,说明刚度较大的碎石桩分担了较大的地震剪应力,而刚度较小的桩间土分担了较小的地震剪应力。最后对比了有限元数值模拟结果、我国规范法判别结果和本文方法的判别结果,得出本文方法可以作为一种碎石桩复合地基的液化判别方法。     

高拱坝抗震安全性能评价指标探讨

随着拱坝建设高度和设防烈度的不断提高,传统的强度评价指标已无法满足抗震安全评价的需求。针对300 m级高拱坝的抗震安全评估,建立了考虑坝体横缝接触非线性、坝体混凝土材料非线性以及坝基岩体断层、夹层非线性的有限元模型,采用地震动逐级加载,分析了拱坝的横缝开度、坝顶变形以及坝体损伤随着地震动强度的变化规律。分析表明:尽管在地震动强度很大的情况下坝体中上部损伤程度很大,但坝顶位移、横缝张开度等响应随地震动强度的变化并没有表现出明显的突变现象,并不适宜作为坝体抗震安全的评定指标和监测指标;相比而言,坝体损伤体积的变化随着地震动强度的增加出现突变,反映了坝体整体的破坏状态,可以作为拱坝抗震安全的评价指标;今后需要解决坝体变形、横缝开度等与坝体、坝基损伤之间的相关性关系。     

基于改进灰色聚类的震损水库等级评价及除险加固顺序研究

震损水库的受损类型众多,涉及因素繁杂且相互关联性较强,如何在水库受损后快速定损,以便后续除险加固工作合理有序地开展是非常现实及迫切的问题。针对传统灰色聚类方法中白化权函数选取和聚类原则确定中存在的具体问题,利用新型混合三角白化权函数的思路,提出基于改进灰色聚类方法的震损水库分析评价方法,并将该方法具体应用于四川省震损水库的定损评价。分析评价结果表明,该方法结构简单,可快速有效的实现水库震损程度排序,从而确定震损水库的除险加固顺序及紧要工序。通过多种评价方法对比以及实际震损情况分析可知,改进的灰色聚类决策方法评价结论可靠,可较好的运用于震损水库分析评价领域,对防止地震次生灾害的发生具有重要意义。     

基于能量平衡的桥梁结构抗震性能分析

基于能量平衡的静力弹塑性方法是将能量平衡的概念引入到Pushover方法中,对结构进行抗震性能评价的新方法。该方法在建筑领域已有一定的应用,但是在桥梁领域相关的研究仍比较缺乏。利用该方法对三条典型地震动作用下桥梁的桥墩进行基于能量平衡的推覆分析,并将计算结果同倒三角分布模式、均匀分布模式下的传统Pushover方法以及时程分析的结果进行比较。最后,利用量化性能水准对基于能量平衡的Pushover方法的结果和时程分析的结果进行抗震性能评估。结果表明,基于能量平衡的Pushover方法和非线性时程分析方法所得到的结果更加接近,这两种方法对桥墩破坏程度的评估结果相同,因此,基于能量平衡的Pushover方法能够对桥梁结构进行更有效地抗震性能评估。     

基于规范反应谱的码头岸坡地震永久变形计算

由于岸坡地震永久变形是造成码头结构破坏的重要原因之一,因而验算码头岸坡永久变形是码头抗震设计的重要内容。Newmark刚性滑块位移法由于其便捷性在永久变形计算中得到广泛应用,目前已提出的基于天然强震记录的Newmark滑块位移经验计算式,不针对具体场地,主要用于区域性地震滑坡危险性分析。以《水运工程抗震设计规范》中的设计反应谱作为目标谱,生成了不同峰值加速度、适合于不同类型场地的人工加速度地震波;采用Newmark滑块位移分析方法,通过对加速度时程中超过屈服加速度的部分进行二次积分,得到了不同类型场地、不同峰值地震加速度下对应于不同屈服加速度时的滑块位移,对位移计算结果进行回归得到码头岸坡永久变形的简化计算式。另外,通过参考国外的相关规范和标准,提出了设防烈度下码头岸坡变形的限值建议值,为我国的码头抗震设计提供参考。     

基于层次分析综合指数法的大坝震后震损破坏综合评价

近年来西南地区地震频繁发生,对该地区大坝造成不同程度的震损破坏,为了探究地震对水库、大坝等水利工程产生的风险及其破坏规律,需要对大坝的震损破坏进行评价分析。选取“汶川5·12”地震后岷江上游的14座大坝为评价研究对象,同时考虑水利工程设计、运行管理、地震特性和震损特征4个方面的影响因素,筛选与大坝震损破坏紧密相关的11项指标,构建大坝震损破坏综合评价指标体系,进而运用层次分析综合指数法建立了综合评价模型。根据该模型对14座大坝工程的震损状态进行实算综合评价,并对各个影响因素的重要性程度分析辨别,评价结果与现场调查情况基本相符,说明综合评价指标选择及其权重确定的合理性,以及层次评价方法的可行性。本次评价结果能为大中型水电工程科学防震提供重要依据。