基于高斯过程回归的桥梁多变量地震易损性分析EI北大核心CSCD

建立了一种基于高斯过程回归的多变量地震易损性分析方法,可以将易损性表达为由地震动强度指标和结构参数组成的矢量输入的多元函数,并以此为基础发展了均值易损性曲线与包络易损性曲线,能够定量分析所有不确定参数对易损性的影响。以一座三跨钢筋混凝土连续箱梁桥为例进行了分析与验证,结果表明:所提出的方法能够以数百次的动力分析达到与蒙特卡罗法(数十万次动力分析)相一致的精度;并识别了不同的地震强度指标对易损性的影响,发现任何单一的参数均会造成易损性的不精确(离散)呈现;对于该算例,结果显示平均谱加速度是一个用来生成最小离散度的均值与包络易损性曲线的最优指标。     

大跨斜拉桥地震易损性分析

桥梁结构是抗震救灾的生命线工程,保证强震作用下桥梁结构的抗倒塌能力是抗震设计的主要任务之一。该文以某大跨单塔斜拉桥为例,建立相应的有限元模型。首先,运用基于广义刚度的构件重要性评价方法分析了地震作用下该桥梁结构构件的重要性,并给出了关键构件;其次,模拟了桥梁地震作用下连续倒塌的过程;最后,运用基于IDA的倒塌易损性分析方法,对桥梁进行了定量的结构地震抗倒塌易损性评价,评价结果表明该桥梁在罕遇地震时对应的倒塌概率为0.22%,具有较强的抗地震倒塌能力。     

地震动多点激励下大跨空间网架结构的反应分析

基于直接输入位移法建立了多点激励时程分析模型,采用三角级数法模拟生成满足给定的相干函数和规范反应谱的非平稳空间地震动。选取大跨度柱支承空间网架结构为研究对象,分别进行了结构在地震动一致激励、行波激励和多点激励作用下的动力反应分析,对其进行了比较研究。分析结果表明:在水平地震动多点激励作用下,与一致激励相比,上部结构控制杆件轴力和柱顶位移的幅值变化与地震动作用方向有关,地震波先到达的下部支承柱结构的内力反应增大;在竖向地震动作用下,结构在多点地震激励下的反应明显大于一致激励。网架结构在多点地震动激励下与行波激励下的反应结果变化规律相似,多数情况下行波激励得出偏于不安全的结果。因此,忽略地震动的空间变化会严重低估大跨度空间网架结构的反应。     

近场旋转地震波对多跨高墩连续刚构桥地震易损性的影响

为研究近场旋转地震波对多跨高墩连续刚构桥易损性的影响,以某五跨高墩连续刚构桥工程实例为研究对象,首先基于改进云图法,从太平洋地震工程研究中心强震数据库中选取100条近场平动地震波,并采用频域法合成旋转地震波;然后,选取桥梁设计参数随机变量,采用拉丁超立方法抽取100个样本点并随机组合后,采用OpenSees建立100个全桥有限元模型,开展近场平动地震波和近场平动+旋转地震波作用下的动力非线性分析,获得高墩关键截面曲率响应最大值;最后以截面曲率临界值为损伤指标,研究适用于近场平动+旋转地震波作用下易损性分析的地震强度指标,并开展地震易损性分析。研究结果表明：地震动强度指标PGD和Sd_max最适用于近场平动+旋转地震波作用下多跨高墩连续刚构桥易损性分析;近场旋转地震波显著增大了多跨高墩连续刚构桥的损伤概率,忽略旋转地震波的影响将严重低估多跨高墩连续刚构桥的损伤概率,并且采用截面曲率作为损伤指标无法较好地反映扭转分量地震波引起的损伤。该项目研究成果对更为全面了解多跨高墩连续刚构桥桥梁的抗震性能、完善桥梁抗震设计及加固理论具有重要意义。     

桥梁结构地震易损性研究进展述评

随着基于性能的地震工程全概率决策框架的提出,要求从概率的角度对桥梁结构的抗震性能进行评估,结合结构地震响应分析和结构损伤分析的地震易损性分析受到广泛关注。为了促进国内桥梁结构地震易损性研究的发展,首先回顾了易损性研究的历史阶段与发展过程,评述了国内外桥梁结构地震易损性的研究现状;在此基础上介绍了地震易损性分析的基本原理和研究方法：分别从经验型、理论型以及经验-理论相结合的角度详细介绍了常用的易损性分析方法和一般过程,指出了当前研究中遇到的问题以及存在的局限性;最后,对桥梁结构地震易损性的应用前景和发展方向进行了展望。总结既有研究成果表明,环境因素、地震动、场地条件以及桥梁自身参数等的不确定性问题,地震动强度参数和结构能力指标的合理选择问题,各主要构件之间的相关性及其对桥梁结构整体抗震性能的贡献问题等都是桥梁结构地震易损性研究领域的重要内容。此外,对于更为复杂的情况,包括液化或特殊场地以及特殊大跨度桥梁等的研究,都将对桥梁抗震工程领域的发展具有重要意义。     

爆破地震速度位移激励多质点系结构动力分析

建立了以速度位移激励多质点系的工程结构动力平衡分程,并导出以振型分解反应谱法求解地震动作用(力)的算式,方法更适合爆破工程结构动力响应的分析.     

九江长江大桥在多点多维地震激励下的反应分析

拟建的九江长江公路大桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥,全长1432米,主跨长达768米,应对其进行地震动多点激励分析。首先针对当前被普遍认可的适用于多点激励的位移输入模型中存在的容易但不容忽视的问题介绍了提出的附加刚性元弹簧阻抗法,然后基于拟合《公路工程抗震设计规范》反应谱方法生成桥位区的随机非平稳空间地震动场,最后对此大桥进行了多点激励下的地震反应分析。结果表明：纵向激励下,考虑多点输入减小了索塔的底部剪力、底部弯矩和塔顶的节点位移;三向激励下,考虑多点输入可增加也可降低索塔的底部剪力和底部弯矩,剪力最大增加近10%;考虑多点输入增加了塔顶的节点位移,最大增加近100%;考虑多维激励均比仅考虑纵向激励的反应大。由此可看出,对于大跨度斜拉桥地震反应分析,须考虑地震动的多维多点激励。     

基于多个响应量的拱坝地震易损性分析

以白鹤滩拱坝为研究对象,选取成组强震记录,同时考虑地震动和材料的不确定性,采用增量法对白鹤滩拱坝进行了地震易损性分析。统计连续调幅地震动作用下拱坝损伤破坏过程,直观的划分了拱坝地震破坏等级,确定了拱冠位移、横缝开度和损伤体积比这三个响应量在各破坏等级间的界限值,从而可通过这三个响应量定量描述拱坝的破坏等级。通过拟合增量动力分析结果,分别建立了三个响应量的概率地震需求模型,进而求得地震易损性曲线,并综合比较了不同破坏等级下基于三个响应量的易损性曲线,全面反映了拱坝易损性。利用易损性曲线可以预测不同强度地震作用下拱坝达到各级破坏的概率,为基于性能的拱坝抗震安全评价提供了理论依据。     

海底地震动对近海桥梁易损性影响

为研究海底地震动作用下桥梁的抗震性能,以某近海桥梁引桥段为例,利用ABAQUS软件建立其有限元分析模型.基于一维波动理论与流体动力学方程,利用谱表示法模拟海底地震动.采用概率性地震需求分析方法(PSDA)对桥梁进行易损性分析,分别绘制桥墩在海底和陆地地震动作用下的超越概率曲线并对比分析.结果表明:相对于陆地地震动,海底...     

大跨度空间结构多维多点非平稳随机地震反应分析

对大跨度空间结构进行三向正交地震动多点激励下的非平稳随机地震反应分析。建立了多维多点随机非平稳地震动激励下的地震反应分析方法,并针对大跨度空间结构引入了波前法进行简化计算。数值仿真分析了天津奥林匹克中心体育场屋盖结构分别在一维随机地震动或三维随机地震动的一致激励、行波激励以及考虑部分相干效应和地震非平稳性的多点激励下的地震反应,结果表明:考虑地震动空间效应会使结构控制杆件内力增大约30%;考虑部分相干效应会使结构杆件内力变化约10%;考虑多维地震输入会使结构控制内力增大约15%;考虑地震动的非平稳性会使结构杆件内力减小约35%。由此可以得出结论,对于大跨度空间结构的地震反应分析,必须考虑地震动的多维输入和多点激励;然而不考虑地震动的非平稳性,其抗震设计偏于安全。     

Seismic response analysis of a double-deck long-span cable-stayed bridge under multi-support excitations

In this article, the effect of earthquake ground motions, especially spatially varying motion, on the seismic response of a long-span double-deck cable-stayed bridge is investigated. Static and dynamic response analyses, with the focus on internal forces on web members, are carried out on the Shanghai Minpu Bridge which is the longest long-span double-deck cable-stayed highway bridge. Firstly, a program for the generation of multi-ground motions has been developed, based on the multivariate stochastic processes of the weighted amplitude wave superposition method in FORTRAN. Secondly, a refined finite element model composed of beam and shell elements and a simplified model using equivalent beam elements to model girders of the bridge are established in ABAQUS. Geometrical nonlinear static analysis is performed to get initial equilibrium configuration of the bridge for both the above models. Modal analysis is carried out on the initial equilibrium configuration and the natures of mode shapes for the refined model are discussed in detail. The dynamic response analyses under two groups of uniform seismic excitation indicate that the two models result in approximately identical results. Thirdly, the effect of nonlinear viscous dampers, located between the tower and the girder, on movement due to seismic excitation is investigated on the simplified model under uniform excitation. Results show that the dampers magnify the shear force and moment on lower tower columns in the longitudinal direction, but have relatively small effect on the upper tower columns. The shear force and moment of the tower base increase with the damping coefficient in a certain range. Finally, the characteristics of internal force for towers, subsidiary piers, and web members (vertical and oblique web members and side oblique chords) under multipoint excitation are examined. It is concluded that the abrupt changes on the shear envelope curves at the intersection of the tower column and the lower transverse beam are aroused due to the eight nonlinear fluid viscous dampers. The lateral moment of the subsidiary piers increases with the distance from the tower to subsidiary piers. The maximum axial forces of web members of side-span vary acutely, especially those of the vertical and oblique members close to the piers. For side oblique chords, the maximum axial force is uniformly distributed with the exception of members at the piers and the mid-span sections. Therefore, attention should be paid to the fluctuation forces of cables in seismic analysis of long-span cable-stayed bridges, since the uplift of girder ends may cause severe damage to bridges.     

修改的MPA法用于连续刚构桥的抗震性能分析

弹塑性时程分析方法是计算桥梁结构地震响应较为严格的分析方法,但该方法工作量大,计算复杂,不利于工程师进行结构设计。采用基于模态的Pushover分析方法(MPA法),对某高墩连续刚构桥梁进行抗震性能分析,根据建筑结构设计规范,要求振型参与质量之和需达到90%。通过理论分析,提出以振型贡献率提取振型参与计算的加载模式,剔除振型贡献参与质量比低于1%的振型,对高墩大跨连续刚构桥进行了推覆分析。这样既避免了全部模态参与计算的繁琐,又考虑了高阶振型的影响,并与弹塑性时程响应结果进行了对比。计算结果表明,修改的MPA法(MMPA法)应用于高墩连续刚构桥的抗震性能分析是可行的。     

多点激励下绝对位移直接求解算法的误差频域分析

多点激励地震响应分析时,相对运动法将结构内部节点绝对位移分解成拟静位移和动态位移两部分分别进行求解,而绝对位移直接求解法直接对内部节点绝对位移进行求解,在两种求解算法中,阻尼分别假定与内部结点相对速度、绝对速度成比例。两种算法的阻尼假定不同可能会引起计算结果误差,在瑞利阻尼、单元阻尼模型下,采用随机振动方法对两种算法计算结果误差在频域内进行了理论分析,指出了瑞利阻尼模型下两种算法求得的结构动态内力功率谱密度误差主要受结构阻尼比、激励频率与结构基频率比值影响,但单元阻尼模型下两种算法得出的动态内力功率谱密度不存在误差。最后从概率意义上指出：瑞利阻尼模型下,两种算法得出的结构内力响应方差的误差随结构阻尼比的增大而增大,当结构阻尼比不大于5%时,两种算法计算结果误差很小。     

高墩大跨径连续刚构桥抗震性能评估

高墩大跨径连续刚构桥的抗震性能评估既是桥梁抗震研究的热点又是抗震研究的难点。本文根据其特点提出了一种适合于其弹塑性地震响应的分析方法,利用提出的塑性铰单元和已有的有限元程序,实现了对罕遇地震作用下桥梁结构的地震响应模拟。使地震波峰值逐渐增大直至结构破坏,对西部某高墩大跨径连续刚构桥进行了弹塑性地震响应分析,得到了该种桥型的破坏形式、能够承受的最大地震等级等结论,为抗震设计提供参考。     

基于LSSVM的重力坝地震稳定易损性分析

提出了一种基于最小二乘支持向量机的易损性分析方法,将有限元数值计算的结果作为学习样本,建立最小二乘支持向量机模型,进而进行Monte Carlo仿真,获得结构的易损性曲线,在保证计算精度的同时,提高了计算效率。采用该方法对某重力坝挡水坝段进行了动力稳定易损性分析,并对主要参数进行了敏感性分析。结果表明,该坝段能够保证设计地震作用下的动力抗滑稳定性,且有较大的安全裕度。     

大跨径铁路钢管混凝土系杆拱桥稳定性分析

以现有拱桥稳定计算理论为指导,建立了格丑沟特大桥主桥136m跨度铁路钢管混凝土系杆拱桥的空间有限元模型,给出了该桥在特定的荷载工况下的稳定系数及失稳模态,结果表明：结构的失稳主要表现在拱肋的面外失稳,弹性屈曲系数均大于一般要求(4~5),弹性稳定满足要求．考虑了非线性影响,对拱肋进行了逐级加载,得到了拱肋的极限荷载,并给出了拱肋达到极限荷载时各控制截面的竖向位移和横向位移,通过比较得出材料非线性对本桥稳定的影响大于几何非线性的影响．并以大量计算结果为依据,揭示了横撑布置形式、拱肋内倾角、矢跨比对该桥稳定性的影响．     

罕遇地震连续梁桥抗震性能分析

采用塑性铰模型、动力弹塑性分析法对罕遇地震连续梁桥抗震性能进行了分析,揭示了罕遇地震作用下桥梁受力及变形情况, 并对各墩柱的抗震能力进行了评价,为桥梁的抗震设计提供依据。     

The mechanical response of multi tower continuous span suspension bridge deck pavement based on whole bridge analysis

This paper studied the effect of multiple span suspension structure on the mechanical response of bridge deck pavement, and Finite Element Analysis of stress and strain of pavement according to the bridge floor system features of super-long and high flexibility has been done. Meanwhile, the FEM results were compared with those of the single span suspension structure. Three-stage analytic hierarchy process (ahp) is developed to analyze the mechanical response including whole bridge analysis, partial beams section analysis and orthotropic plate analysis. The most unfavorable load position was determined by the numerical solutions acquired from each stage to study the main mechanical index of multiple span suspension structure. The FEM results showed that the mechanical response numerical solutions by using the three-stage ahp are greater than those by simplified boundary condition, and the force condition of multiple span suspension structure is worse than that of the single span suspension structure.     

大跨度斜拉桥在接连两次地震作用下的响应分析

通过将地震动时程首尾相连的方式来模拟桥梁结构接连遭受两次地震作用,并利用ANSYS非线性时程分析程序,通过具体算例,对大跨度斜拉桥分别进行一次和二次地震作用下的弹塑性行时程分析,进而比较大跨度斜拉桥在一次和接连两次地震作用下的响应特点,这对以后实际桥梁的抗震设计具有重要意义。     

台风作用下输电塔线体系多元状态监测及风偏可靠度分析

在舟山某输电线路上布设一套包含风速风向等气象要素以及塔线动力响应的多元状态监测系统。该监测系统获取了在2017年18号台风“泰利”影响下的输电塔线周边风场,导线风致振动以及动张力等现场实测数据。考虑结构参数的不确定性,建立了该输电线路有限元模型,开展了本次台风以及不同风灾水平下的导线风振反演分析,其中脉动风场是在数值模拟生成的基础上再与现场实测风速数据同化后得到。本次台风作用下的反演分析结果与实测值吻合较好,验证了随机风振反演分析结果的有效性。根据风偏响应结果,进一步完成了该输电线路可靠度分析,得到了风偏闪络失效的易损性曲线,从而评估了该输电线路在不同风灾作用下的风偏闪络危险程度。