基于大数据深度学习的输电塔结构抗风易损性评估

为了有效预测输电网系统在强风作用下的响应，并开展高效精准的性能评估，文章提出了基于深度学习模型的风致易损性评估框架。以某具备健康监测系统的输电塔结构为例，首先对监测数据进行清洗和重构，通过大数据深度学习建立荷载输入和响应输出的等效映射模型，然后通过数值模拟生成灾害强度均匀的风场数据并由深度学习模型预测输电塔关键杆件响应，计算不同性能水准的易损性曲线。研究结果表明，经训练的深度学习模型可以涵盖实际工程中存在的各类不确定性因素，有效映射复杂风环境下输电塔结构的动力响应。提出的框架方法可以避免单纯通过数值模型制备大量动态响应数据，更高效地进行输电网系统风致易损性评估。     

近断层地震动强度参数的方向性特征研究

为定量比较地震动的强度参数,基于钢筋混凝土框架结构模型开展非线性时程响应分析,比较分析了层间位移角随地震动入射方向的变化特征,对比32种地震动强度参数的方向性差异,研究了算数平均、最大值、平方和平方根3种双向组合强度参数的适用性,并提出了考虑地震动入射方向影响的结构易损性评估方法。结果表明,近断层脉冲型地震动强度参数也具有显著的方向性差异,基于算数平均、平方和平方根的双向地震动强度参数表现相对较好,基于速度指标的组合强度参数适用于中、长周期结构,而基于加速度的组合强度参数适用于短周期结构。     

风荷载作用下配电线路易损性分析

目前常用的配电线路抗风能力分析方法一般为确定性方法且忽略杆线间的耦合作用,与实际情况不符。为此,一方面通过结构可靠度理论考虑配电线路风荷载及结构抗力的不确定性,另一方面采用有限元分析模拟杆线间耦合作用,提出一种配电线路抗风能力分析途径。首先,建立配电线路结构风荷载和抗力的概率模型;其次,通过建立杆线耦合有限元分析模型,以杆线耦合方法的计算结果作为参考标准,对杆线分离方法的计算结果进行修正,获得单向排列线路、T接线路和十字形线路中导线和电杆结构更为准确的响应结果;然后,分别对导线及电杆在不同风速条件下的失效概率进行计算,发现导线失效概率远小于电杆失效概率,说明导线直接被风吹断的可能性很小,电杆失效是造成电网线路破坏的主要原因;最后,根据可靠度方法获得不同风向角、不同档距下电杆的易损性曲线。结果表明:当风向垂直于导线方向时,电杆的失效概率最大,且随着导线档距的增加,电杆的失效概率逐渐增大,导线风荷载是引起电杆倒塌、断裂的主要原因。所建立的配电线路易损性模型可以为配电网系统在台风作用下的检测预警、抢修抢建、规划设计提供依据。     

基于MSA法的高心墙堆石坝地震沉降易损性分析

多条带分析法(MSA)是新近提出的一种针对离散强度因子的易损性分析方法,为结构安全评估提供了有效路径,但目前在土石坝工程领域应用较少。本文针对高心墙堆石坝,选取坝顶震陷率为性能指标,建议了轻度、中度和重度破坏三个等级;考虑地震动的随机性,采用MSA法开展了易损性研究,得到了不同破坏等级的易损性曲线和概率,为大坝的强震性能评价提供准则和参考;不同条带数量下地震易损性分析结果表明,适当减少水平条带数量,对易损性结果影响不大,这有利于计算工况的减少。     

储罐地震易损性数值仿真分析

为了研究储罐的抗震性能,忽略储罐罐壁的质量,将储罐中的液体质量简化为三质点体系模型,地基土由两个弹簧和两个阻尼器模拟.考虑罐体的平动和转动,建立了在水平地震激励下储罐的动力方程;给出了随机变量的概率模型和基于易损性理论的失效概率计算方法.通过对大庆某油库2×104 m3和5×104m3两种大型储罐进行数值仿真方法的地震易损性分析.结果表明:随着地震烈度的增大,储罐的易损性逐渐增大;5×104 m3储罐的抗震性能要好于2×104 m3储罐;2×104 m3和5×104 m3储罐的主要失效模式分别是抗失稳和抗提离.由此可见从多个失效模式对储罐进行地震易损性研究比从单一失效模式进行易损性研究更加科学.     

基于增量动力分析的重力坝抗震性能评估

基于增量动力分析法(IDA),采用塑性耗能与总变形能的比值作为结构性能指标,提出了重力坝抗震性能评价的三级震害划分和两个极限状态下的失效性划分的建议,做出IDA曲线,并结合分位数分析和易损性分析对重力坝抗震性能进行评估。以邯郸京娘湖重力坝为例,进行一系列的非线性分析,结果表明:分位数分析的IDA曲线中每个极限状态的峰值地面加速度PGA均大于设计地震的峰值地面加速度,满足该重力坝的功能保障性水平和安全保证性水平。易损性分析下,1.5倍设计地震作用时65.92%的概率处于正常使用阶段,100%可以保证安全。结果表明该重力坝具有良好的抗震性能。该项研究结果为重力坝抗震性能设计和安全风险评估提供了新思路。     

钢筋砼框架结构易损性评估的参数敏感性分析

运用基于位移的地震易损性概率评估方法,以梁铰破坏机制的钢筋砼框架为例,就地面峰值加速度、框架梁的几何参数和结构的材料参数在易损性评估中的敏感性展开研究.研究表明,地面峰值加速度、框架梁几何参数和钢筋极限应变的均值变化会对钢筋砼框架结构的地震易损性评估结果产生较大的影响,它们的变异系数取值也会对易损性评估结果产生一定的影响,但影响程度要小于均值的变化;砼极限应变的概率分布特征则对地震易损性的评估结果影响甚微.     

考虑材料不确定性的特高压GIS瓷套管地震易损性研究北大核心CSCD

为更准确地评估材料不确定性对电气设备地震易损性的影响,以某型特高压气体绝缘开关(gas insulated switchgear,GIS)瓷套管为例,建立经过振动台试验验证的套管有限元模型,在考虑地震动不确定性的同时对材料参数随机变量进行抽样,开展地震易损性分析。对比考虑材料不确定性前后特高压GIS瓷套管地震易损性,探究材料不确定性对电气设备抗震性能与地震易损性的影响。结果表明:引入材料不确定性后特高压GIS瓷套管的地震易损性将发生小幅度改变,并且离散程度增大。在地震易损性分析过程中,地震动不确定性对套管破坏概率的影响远大于材料离散性对破坏概率的影响。从结果而言,仅考虑地震动不确定性的地震易损性分析结果已经可以满足工程应用需求。     

±800 kV特高压直流旁路开关地震易损性分析北大核心CSCD

特高压直流旁路开关是换流站中的关键设备,为评估某±800 kV特高压旁路开关的抗震性能,文中建立了旁路开关设备的有限元模型,并对其进行了动力特性和地震响应分析,确定设备抗震薄弱位置和关键响应,采用对数正态分布拟合旁路开关不同损伤状态下的易损性曲线。结果表明,旁路开关设备存在两处薄弱点,即支柱绝缘子根部、旁路开关顶部,相应的破坏模式分别为支柱绝缘子根部强度破坏与旁路开关顶部牵拉破坏。PGA大于0.2g时,旁路开关主要破坏模式为绝缘子根部破坏。支架对旁路开关地震响应有显著的放大作用,应采取措施降低支柱绝缘子根部应力响应及旁路开关顶部位移响应以提高其抗震性能。     

破坏准则模糊性对心墙堆石坝地震易损性影响北大核心CSCD

心墙堆石坝地震破坏是渐变的过程,目前地震易损性研究均采用确定性的破坏准则;然而由于对破坏等级认知的局限性,导致地震破坏等级的划分具有模糊性。针对上述问题,本文提出考虑破坏准则模糊性的心墙堆石坝地震易损性分析方法。首先,采用模糊集理论将大坝破坏等级界限值模糊化,并提出能够反映隶属度函数形式和模糊区间大小的模糊度系数来量化地震模糊破坏等级;其次,依据地震模糊破坏等级推导地震易损性函数模糊-概率积分计算公式,弥补目前地震易损性函数计算公式依据确定性破坏准则的不足,并结合概率地震需求模型,获得破坏准则模糊条件下的大坝地震易损性曲线,得到坝体结构在不同地震强度作用下产生各个等级破坏的概率。将所提方法应用于糯扎渡心墙堆石坝地震易损性分析中,结果表明:考虑破坏准则模糊性获得的地震易损性曲线与传统易损性曲线趋势一致;在破坏准则模糊性条件下,相同坝顶震陷率对于发生高等级破坏的隶属度增加,导致在一定的地震动强度下,坝体发生高等级破坏的概率有所增加;此外,模糊度系数越大,破坏准则模糊性对地震易损性的影响越大。