高墩大跨铁路桥梁构件三维地震易损性分析

针对目前桥梁易损性分析方法大多仅适用于一维地震作用下的分析局限性,构建了桥梁危险部位的三维地震损伤指标函数,运用结构可靠度理论和概率统计分析法,推导了三维地震下桥梁损伤破坏发生概率计算理论,建立了三维地震桥梁易损性分析方法.以西部地区某典型铁路刚构-连续梁桥为研究对象,基于云图法的计算结果,验证了三维易损性分析方法的正确性,并建立了桥梁构件全视角极坐标空间易损性云图,全面评估了桥梁构件三维抗震性能.分析结果表明:只进行桥梁结构纵、横向地震易损性分析,已无法真实有效地评估桥梁的实际抗震能力,应开展典型桥梁三维易损性分析.建立的桥梁构件全视角易损性云图可用于评估桥梁的抗震性能,为桥梁三维地震下的抗震设计提供依据.     

基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度研究

目前桥梁可靠度分析中缺乏对桥梁实际失效模式的分析和资料,使得传统的体系可靠度分析思路对桥梁进行评估带有很大的不确定性,因而本文根据桥梁结构可靠度理论与结构地震易损性的研究现状,并结合传统可靠度分析中的现有观念与常用方法,提出了基于结构易损性分析的公路桥梁可靠度方法.该方法利用结构易损性分析的优势,根据选定的损伤准则来计算结构不同构件在随机荷载下的失效概率,能够给出结构各个构件的易损性曲线来判定出结构的最不利位置,从而为随后的结构体系可靠度分析提供便利.本文以地震荷载为例,给出了基于结构易损性分析思路的桥梁可靠度分析实例,以便具体地阐述这种思路.     

正放四角锥平板网架楼盖地震易损性

地震易损性分析能准确评估结构抗震性能,为了提出一种网架结构地震易损性的研究方法,对正放四角锥平板网架结构开展了全荷载域时程分析研究其失效机理、参数敏感性分析研究各参数的影响程度、地震易损性分析评价其抗震性能.分析结果表明:网架结构破坏属于延性破坏,具有明显预兆;结构响应对钢材屈服强度、楼面荷载以及地震动记录的敏感性较大,后续分析中应视为随机性因素考虑;提出了适用于正放四角锥平板网架楼盖的地震损伤程度指标及震害等级划分标准,并给出针对该结构的地震易损性分析方法及步骤;分析发现结构在峰值加速度为0.40g(8度罕遇)时保证完好的概率仍有95%,即使出现0.62g(9度罕遇)强烈地震时,结构保证完好的概率仍能达到79%.正放四角锥平板网架楼盖具有较好的抗震性能,很大程度保证了结构的地震安全.     

核密度估计的桥梁结构地震易损性分析

为弥补常用桥梁地震易损性分析方法的不足,提高易损性分析的计算精度,将核密度估计法引入到桥梁结构地震易损性分析中,提出一种核密度估计的桥梁结构地震易损性分析方法(简称KDE法).以某铁路典型4跨高墩刚构-连续梁桥为工程背景,开展了该桥的地震易损性分析.以蒙特卡罗法计算结果为依据,验证了桥梁KDE法的正确性,并将KDE法与常用方法(云图法、极大似然估计法)计算结果进行对比分析.结果表明:桥梁KDE分析法弥补了常用桥梁易损性分析方法的不足,具有良好的稳定性,在满足精度要求的前提下,显著提升了桥梁地震易损性分析的计算效率;云图法的计算精度最低,建议采用KDE法开展桥梁地震易损性分析,建立的易损性曲线可评估桥梁的抗震性能.     

生命线工程的可靠性研究进展分析(Ⅱ)——国内电力系统的抗震可靠性

为了解国内电力系统的抗震可靠性研究现状,基于知识图谱分析软件CiteSpace分别对城市电力系统—城市电力系统抗震(可靠性)—城市电力系统抗震可靠性3个层次4个领域的发文量、发文作者、发文机构、期刊和关键词展开系统分析,梳理该领域的历史发展脉络,明确热点问题、核心团队以及研究主题。通过进一步分析研究主题,明确其研究现状和关键科学问题。研究表明：国内电力系统的抗震可靠性研究主要包括地震灾害、地震反应、易损性、可靠性4个方面;关键科学问题包括不同电力设备与设施的震害机理与抗震措施、电力系统不同元件地震易损性分析方法、变电站和城市电网系统的韧性评估方法与提升理论、以电网为核心的耦合基础设施系统的灾害传播机理与量化模型4个方面。     

贝叶斯估计的桥梁结构地震易损性分析

地震易损性分析方法目前已成为评估桥梁结构抗震性能的重要手段,为弥补常用易损性分析方法的不足,提高易损性分析效率,引入贝叶斯估计方法,提出一种基于贝叶斯估计的桥梁地震易损性分析方法(简称BEM法),以某铁路高烈度地震区4跨典型铁路简支梁桥为工程背景,开展不同墩高简支梁桥的易损性分析。采用常用易损性分析方法,计算结果验证了BEM法的正确性,并开展了不同墩高简支梁桥的抗震性能评估,结果表明:BEM法弥补了常用方法的不足,在保证计算精度前提下提高了分析效率,大幅减少计算工作量,BEM法具有良好的稳定性,有着较好的工程应用前景。     

结构静力非线性分析的研究进展

基于性能的抗震设计作为21世纪结构抗震设计的新方法,受到了国内外工程技术人员的重视．简述了基于性能的抗震设计在国内外的发展和研究过程,分析了静力非线性分析方法在评估结构抗震性能中的不足,讨论了高阶振型对结构的影响,指出了静力非线性分析方法尚需要进一步研究的若干问题．     

非规则桥梁近、远场地震易损性对比分析

为研究高墩大跨非规则桥梁的近、远场地震易损性,建立了典型非规则公路连续刚构桥的理论地震易损性模型.考虑近、远场地震动和桥梁结构参数的不确定性,抽样并生成桥梁近、远场地震易损性分析的模型样本库,利用Open Sees软件对模型样本库进行非线性动力时程分析,获得结构动力响应.而后在确定桥梁各易损构件损伤指标的基础上,采用概率地震需求分析方法建立了桥梁各构件近、远场地震易损性曲线并进行对比分析.分析结果表明:非规则桥梁结构的易损性情况与地震动频谱特性、结构非规则性密切相关,各构件近场地震动损伤概率明显高于远场.将地震动按断层距分组进行桥梁地震易损性分析是必要的.获得的易损性曲线可用于评估非规则桥梁的抗震性能,并为震后桥梁损伤评估提供依据.     

基于非弹性位移响应谱值的框架结构易损性分析

为研究基于非弹性位移响应谱的框架结构易损性问题,通过有限元软件建立6个不同周期的钢筋混凝土框架模型,提出了框架结构损伤的4个极限状态的量化指标,采用IDA分析方法得到框架结构的易损性曲线;采用反应谱方法得到地震危险性曲线,进而得到框架结构抗震倒塌安全储备系数。本研究结果为今后评估框架结构的易损性问题提供参考。     

基于响应面法的复式钢箱提篮拱地震可靠度分析

地震可靠度是桥梁抗震研究中的重要问题.基于随机分析的响应面理论和规范反应谱法,提出了一种分析具有随机结构参数的桥梁地震可靠度的方法,研究了复式钢箱提篮拱桥在地震激励下,结构设计基准期内的可靠度.分析时考虑了结构参数和场地土的随机性,分别计算了钢箱提篮拱桥主、副拱肋在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下的失效概率,得到了主、副拱肋在设计基准期内,按规范"三水准设防标准"条件下的地震可靠度.计算结果表明,该桥设计满足抗震规范要求.     

核电厂预应力混凝土安全壳结构抗震裕度评估

为了探究不同强度地震作用下核安全壳结构发生开裂的失效概率,评估结构抗震裕度,对其进行静力弹塑性分析,确定发生开裂破坏时的顶点水平位移损伤指标.选取15条地震动记录对结构进行增量动力分析,对结果进行线性回归分析,得到结构地震概率需求模型及地震易损性曲线.利用对数正态地震易损性分析模型进行结构抗震裕度分析,确定了结构高置信度低失效概率值为0. 254g,该值为安全停堆地震水平的1. 27倍.结果表明,核安全壳结构具有良好的抗开裂能力,地震易损性分析可以较好地反应其发生开裂破坏的概率与地震动强度水平之间的关系.     

桥梁评估与加固理论2019年度研究进展

综合运用现代测试手段、试验技术、评估理论、结构理论、数值仿真、数学统计预测等理论方法和技术手段,对既有桥梁在剩余服役期内的安全性和适应性给出评判,提出维护策略及加固方法,是桥梁工程的重要研究领域。基于该领域最新研究进展,对基于时变理论的既有桥梁可靠性评估方法、结合工程应用的可靠度计算方法、维修加固的策略、钢筋混凝土墩柱的抗震性能及其抗震加固、桥梁加固的新材料、新方法和新装备等研究进行了介绍和总结,并从对既有结构性能衰变的认识、发展新的理论与方法、根据实际需求拓展新的研究领域等方面对研究提出了展望。     

基于性能的既有钢筋混凝土结构抗震评估方法与应用

第五代《中国地震动参数区划图》颁布实施以后, 抗震设防要求全面提高, 抗震评估和加固工作也 遇到了越来越复杂的挑战。引入基于性能的抗震设计原理, 提出基于性能的既有结构抗震评估方法, 介绍了方法体系中地震作用取值、抗震性能目标、耐久性损伤模型和抗震分析方法等内容, 并以一框架结构教 学楼加固项目为例, 说明了基于性能的抗震评估与加固设计的可行性。研究结果表明: 对于一般既有建筑, 应根据等超越概率原则来调整其地震作用; 既有建筑抗震设防目标在相同概率保证的前提下与新建建筑保持一致, 因此其抗震性能目标可参照新建建筑的相关规定确定; 既有结构的性能评估应考虑其耐久性损伤; 基于性能的既有建筑抗震评估方法, 能直接定量评估建筑结构在中震和大震下的性能, 因此可更准确判断既有建筑是否需要抗震加固及如何更有效地加固结构。     

基于双重破坏准则的抗震结构可靠指标算法

以结构抗震分析的时程分析方法以及结构可靠度分析的Ｊ·Ｃ方法为基础，给出了多层剪切型结构基于双参数（变形与耗能）破坏准则的抗震可靠指标的计算方法。本方法可考虑结构参数随机性对结构抗震可靠度的影响，且可对结构进行地震全过程可靠度分析。     

基于Gaussian Copula的木结构古建筑多准则地震易损性分析

为了解决木结构古建筑不同失效模式之间相关性的问题,基于Copula函数提出考虑结构不同失效模式之间相关性的木结构古建筑地震易损性分析方法.以一座中国明代古建筑为研究对象,首先,根据该建筑的结构特性和相关历史震害资料,选取层间位移角和榫卯节点转角作为地震需求参数.运用Ansys对其进行增量动力分析,建立结构在不同失效模式下的地震易损性曲线.其次,通过建立样本数据的二维频率直方图来选取适宜的Copula函数,进而获得考虑不同失效模式相关性的综合易损性曲线.再次,运用一阶界限法建立结构的易损性曲线.结果表明:基于Copula函数得到的结构易损性大于任何一个失效模式下的结构易损性;其计算结果,小于一阶界限法的上界,略大于一阶界限法的下界.     

半刚接钢框架内填实体RC墙结构的地震易损性能评估

为评估半刚接钢框架内填实体RC墙结构(PSRCW)的地震易损性能及倒塌储备能力,考虑层数和抗震设防烈度影响合理设计了4个PSRCW结构基准算例,采用Latin超立方抽样方法考虑型钢、混凝土、钢筋等材料力学性能及内填RC墙体厚度几何尺寸的随机性,拓展为4组共计160个PSRCW算例.通过合理选取40条汶川地区实测地震记录,与每组40个PSRCW结构样本随机组合,构成了4组40个地震-结构样本对,通过弹塑性时程分析方法确定了PSRCW结构在“弹性极限”“完全运行”“运行”“生命安全”“接近倒塌”“倒塌”性态下的地震易损性曲线,并进行了抗震性能评估,量化了PSRCW结构的倒塌储备能力.分析结果表明：PSRCW结构的倒塌安全储备系数在3.0～4.3之间,具有良好的抗地震倒塌能力.     

大跨斜腿刚构桥地震易损性分析

针对北盘江预应力混凝土连续刚构桥给出了桥梁易损性曲线的系统性分析方法.采用有限元分析软件SAP2000_V14进行有限元模拟及对每个地震-桥梁样本进行非线性时程分析,建立了以PGA为变量的结构需求概率函数.根据地震作用下塑性铰的曲率延性指标进行抗震性能水准划分,给出了桥梁结构的易损性曲线,从而为桥梁结构基于性能的抗震设计提供基础,对实际工程抗震能力评价有一定的借鉴意义.     

基于增量动力分析的隧洞结构抗震性能评估

近年来随着地震灾害的频繁发生,强震区的地下结构屡屡遭受破坏。长大隧洞作为中国实施西部大开发战略的重要基础工程,其抗震安全问题尤为突出。通过引入增量动力分析（IDA）,结合地震易损性分析方法,提出基于损伤系数指标的隧洞结构抗震性能评估方法。该方法以震后衬砌结构特征部位的损伤系数为性能参数,以地震峰值加速度为强度参数,并建议了适用于隧洞结构抗震安全评价的5级震害划分标准和4级抗震性能水平。针对某隧道工程实例,通过大量非线性动力时程计算,得到了各抗震性能水平下衬砌结构特征部位的地震易损性曲线,进而分析了不同抗震设防水准下衬砌结构发生破坏的概率。结果表明：在8度多遇地震作用下,衬砌结构基本无破坏;在8度设防地震作用下,拱腰处于基本完好状态的概率为87.6%,处于轻微破坏状态的概率为10.72%;在8度罕遇地震作用下,拱腰处于轻微破坏状态的概率为68.7%,处于中等破坏状态的概率为20.8%。在横向和竖向地震动输入下,衬砌结构特征部位的抗震性能由小到大依次为拱腰、拱肩、拱脚、顶拱和仰拱,拱腰、拱肩和拱脚为抗震设计的薄弱部位。该方法较好地考虑了地震动的随机性,可为隧洞结构抗震安全评价提供一种有效思路,研究成果也能为隧洞结构的抗震减震设计提供参考。     

地震工程学在桥梁抗震设计中的应用研究

在我国目前的桥梁抗震设计和分析中,主要研究的是各种类型桥梁的地震反应分析方法、设计方法、抗震构造措施等,对地震工程学方面的理论研究甚少,从而导致地震学与结构抗震两者之间缺乏联系,脱离了地震谈抗震.近年来,随着基于性能的地震工程学和抗震设计理论的出现以及不断发展,地震学的重要性日益凸显,因此必须将地震学与结构抗震有机联系起来.     

基于神经网络的结构抗震可靠度预测及优化

针对结构抗震可靠度分析中存在影响因素复杂、统计资料缺乏、概率模型合理选取困难、计算繁杂等问题,利用遗传算法的全局空间寻优功能和BP网络映射能力强的优点,提出了预测结构抗震可靠度的进化神经网络模型,并利用BP网络进行对比研究.实例分析表明,利用进化神经网络预测结构抗震可靠度,可克服BP网络输入层节点数、隐含层数和隐含层节点数确定的盲目性,适应性更强,精度更高.