基于地震易损性解析函数的概率地震风险应用研究

在采用全概率方法的基于性能的地震工程研究中,定量反映地震作用和工程结构中存在的不确定性是研究的关键。利用地震易损性和地震风险的概率解析函数,针对一栋按我国相关规范设计的五层三跨钢筋混凝土框架结构进行了地震易损性分析和风险评估。采用100条实际地震动作为输入以考虑地震动的不确定性,提出了基于控制变换拉丁超立方体抽样技术的随机Pushover方法以考虑结构不确定性对其抗震能力的影响。结果表明：算例结构在50年内发生完全破坏的概率不超过2%,发生严重破坏的概率不超过10%,发生轻微破坏的概率基本不超过63.2%,基本满足我国“小震不坏、中震可修、大震不倒”的三水准要求。     

结构地震易损性分析的研究

介绍了地震易损性分析在国内外的研究现状,基于结构易损性分析的必要性,从结构易损性分析的原理、分析方法、分析流程等方面,对结构易损性分析进行了研究,指出该研究对结构抗震安全性的评定、结构抗震设计等具有重要的意义。     

考虑倒塌概率修正的钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

为研究倒塌概率对非倒塌极限状态的影响,提出了考虑倒塌概率修正的结构地震易损性分析方法。基于全概率定理,将结构极限状态划分为倒塌状态和非倒塌状态两类,若结构发生倒塌则认为结构发生非倒塌极限状态破坏的概率为100%。考虑倒塌概率修正的地震易损性分析方法包含直接方法和间接方法,其中,直接方法是直接对传统地震易损性函数进行修正,而间接方法仅修正地震易损性函数中的概率地震需求参数。以4榀不同高度不同设防烈度的钢筋混凝土平面框架结构作为研究对象,选择100条实际地震动记录作为输入,分别采用直接方法和间接方法开展考虑倒塌概率修正的地震易损性分析。结果表明：倒塌概率对轻微破坏和中等破坏极限状态的影响较小,而对严重破坏极限状态的影响较大;在地震动强度较小时,两种方法对地震易损性的修正结果相差较小;随着地震动强度的提高,两种方法对地震易损性修正结果的差距逐渐增大。     

核电厂地震概率风险评估研究综述

日本福岛核事故之后,核电厂抗震安全评估受到广泛关注。地震概率风险评估方法是核电厂抗震安全评估方法之一。该文针对地震概率风险评估方法进展做了全面综述：首先介绍核工程领域地震概率风险评估方法的发展历史;并总结核电厂地震概率风险评估方法的基本原理和研究进展;然后论述三种改进的地震概率风险评估方法：基于SMA的地震概率风险评估方法、基于性能的概率地震风险评估方法和先进的地震概率风险评估方法;最后对全文做了总结和展望。     

基于CPU并行计算的概率地震需求#br# 分析与地震易损性分析

概率地震需求分析体现了不确定性从地震动强度参数到工程需求参数的传递过程,文中介绍并对比概率地震需求分析中云图法、单条带法与多条带法的优缺点。以MATLAB+OpenSEES实时交互方式,提出基于CPU并行计算架构的概率地震需求分析方法,显著提高分析效率。提出并行-云图法、并行-单条带法与并行 多条带法,通过RC框剪结构的概率地震需求分析,开展不同层高RC框剪结构的地震易损性分析。研究表明：云图法的对数标准差普遍大于单条带法与多条带法,过高地估计了结构的抗震性能,而单条带法与多条带法在易损性中位值与对数标准差确定方法上存在差异,单条带法的对数标准差普遍低于多条带法。     

高速铁路简支箱梁桥的概率地震需求模型及易损性分析

基于已建成高速铁路桥结构类型统计数据,以典型预应力混凝土简支箱梁桥为对象进行易损性研究。考虑5个不确定性参数,基于拉丁超立方抽样的反复试验法建立桥梁样本。采用"装箱法"选择地震动记录,与桥梁样本配对后进行非线性时程分析得到结构响应。定义各构件的损伤状态,通过对构件需求能力比进行二次回归建立桥梁各构件的概率地震需求模型,并生成构件易损性曲线,运用二阶单一边界法生成全桥易损性曲线。结果表明:二次回归分析产生的概率需求模型比线性回归方法更可靠;在地震作用下,此类桥梁构件中的墩柱、活动支座较易损伤,二阶单一边界法能较好地评估全桥系统易损性,在应用上二阶单一边界法比一阶上下边界法简洁方便。     

拉索减震支座桥梁地震易损性分析

拉索减震支座设计合理地解决了减隔震效果的根本问题,既实现了桥梁结构地震反应的力与位移合理平衡,还具有显著的防落梁效果。本文引入了基于性能的地震工程理论框架,通过建立一座三跨连续梁桥有限元模型,并采用多维损伤准则对不同拉索减震支座设计参数的桥梁结构进行了概率地震需求分析与易损性分析。计算结果表明,拉索减震支座的设计参数能够很大程度上影响到桥梁结构的易损概率,在减震设计时需要进行支座参数优化设计,使得桥梁结构地震反应的力与位移达到合理平衡。本文所建立的概率地震易损性方法同样也适用于其他类型减隔震支座,也为以后进一步在此基础上发展经济性分析与决策分析打下基础。     

考虑支座损伤的城市立交桥地震易损性分析

采用有限元分析方法,建立了以三跨连续箱梁桥为典型城市立交桥的分析型地震易损性模型。以规范反应谱作为目标谱,生成10条人工地震波作为地震动输入。利用恒载轴力下墩柱的弯矩曲率全曲线,计算获得墩柱的不同损伤状态和不同损伤指标。结合背景工程中的摆柱支座、固定支座和拉杆支座的结构形式,确定结构损伤指标。利用有限元分析得到不同地震强度下的超越损伤概率,生成地震易损性曲线。最后对墩柱和支座的损伤规律进行比较,掌握桥梁在地震中的损伤破坏规律,为城市立交桥的抗震设计及抗震加固提供参考依据。     

基于IDA的隔震连续梁桥地震易损性研究

为研究隔震连续梁桥的地震易损性,提供该类桥梁的抗震设计依据,本文以一座(55+4×90+55)m的连续梁桥为研究对象,采用摩擦摆隔震支座进行隔震改造.选取典型桥墩,利用OpenSees软件分别建立了隔震桥墩和非隔震桥墩的有限元动力分析模型.根据场地类型合理选取了20条人工合成地震波,并采用增量动力分析方法(IDA)得到...     

地震作用下钢筋混凝土桥梁结构易损性分析

针对缺乏桥梁结构地震破坏数据的地区 ,考虑地震地面运动、局部工程场地条件和桥梁本身参数的不确定性 ,给出了一种地震作用下钢筋混凝土结构易损性曲线的系统性分析方法 ,对美国中东部受NewMadrid地震带影响的高速公路系统混凝土连续桥梁结构易损性进行分析 ,并给出了桥梁结构的易损性曲线 ,表明本文方法对该类地区桥梁结构的易损性分析具有适用性。     

Probabilistic seismic risk assessment of hall buildings in Turkey

Steel space framed hall buildings are dedicated as shelters for people suffering from earthquakes. In general construction, steel space frames are built on reinforced concrete (R/C) frames or wall structures above the bottom side. For this reason, the bottom side has higher rigidity comparing with the upper side. In Turkey, where there is a very high earthquake risk, earthquake‐resistant steel space framed structures is an important issue. In this current research, hall buildings in Turkey, involving two different rigidity parts as R/C and steel, are taken into consideration regarding earthquake effect. In this study, three different hall structures were modeled with different elastic moduli for the analysis part. Nonlinear time history analyses were applied with 25 different earthquake data for performance estimation. After the time history analyses, probabilistic seismic assessment was carried out for the model buildings through fragility analyses. For each model, analysis results were evaluated and compared. As a result, the hall buildings were found to be vulnerable to damage during expected future earthquakes. Moreover, elastic moduli have significant effect on the structural response. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于文献调研的我国建筑结构地震倒塌风险概率评估

基于文献调研,搜集和整理了我国近年来关于建筑结构地震倒塌易损性方面的研究成果,建立了我国建筑结构地震倒塌易损性数据库。基于经典的Cornell地震风险概率计算公式,分别以谱加速度和峰值加速度为地震动强度参数,计算了我国建筑结构的地震倒塌风险概率。通过与美国抗震设计规范FEMA P750和欧洲学者建议的关于建筑结构地震倒塌风险的相关要求进行对比,对我国建筑结构的地震倒塌风险水平进行了评估。分析结果表明:由于我国现行抗震设计规范GB 50011—2010中并未对结构地震倒塌风险做一致性要求,因此,我国建筑结构的地震倒塌风险概率结果分布较广;随着建筑结构抗震设防等级的提高,其地震倒塌风险概率也随之增加;相比于美国规范和欧洲学者研究成果,我国现行抗震设计规范尚不能对结构的地震倒塌风险进行有效控制。     

路堤震害风险概率评价与管理研究

 路堤震害在破坏性地震中十分普遍,开展路堤震害风险概率评价并提出合理的震害风险管理方法对提高公路抗震能力和区域防灾减灾能力具有重要意义。进行路堤震害等级划分,选取路堤震害损伤参数,建立路堤震害等级与震害损伤参数的对应关系;以连霍高速公路西宝段K1125+470处路堤为例开展基于CPSHA的公路地震危险性评价,基于IDA和PSDA的路堤震害易损性评价以及基于危险性曲线的路堤震害风险概率评价;在明确路堤震害风险可接受度的基础上提出路堤震害风险管理方法,验证挡土墙对提高路堤抗震性能的积极作用。研究结果表明：连霍高速公路西宝段地震危险性评价结果比第四代地震区划图略高,这与目前渭河断陷盆地地震活跃的现实是一致的;PGA(PGA为地震动峰值加速度)达到0.6 g时,路堤超越严重损伤的概率为65.910%,达到0.8 g时,超越严重损伤的概率为99.995%,说明路堤震害易损性较高;路堤未来50 a超越严重损伤的风险概率为36.46%,发生基本完好和轻微损伤的风险概率为28.49%;以路堤未来50 a发生毁坏的风险概率40%为风险可接受度,路堤震害风险管理方法适用于新建路堤的抗震设计和已建路堤的抗震加固;未来50 a有挡土墙路堤超越严重损伤的风险概率比无挡土墙路堤低15.29%,发生基本完好和轻微损伤的风险概率比无挡土墙路堤高15.62%。     

Probabilistic analysis of uncertainties in seismic hazard assessment

Sources and current methods of analysis of uncertainty from randomness, fuzziness and ignorance or incomplete knowledge in seismic hazard assessment problem are briefly discussed at beginning; understandings of the authors are then presented in the following order. All three types of uncertainty come from incomplete knowledge. Probabilistic method can be applied to all of them, objective probability for random factors and subjective probability for the other two types of uncertain factors. Discrete subjective probability mass functions for incomplete and fuzzy factors can be obtained from logic-tree and membership functions respectively. Fractile curves may be used to show the scattering of any uncertainty factor, but a unified probabilistic treatment may be applied to any combination of all three types of uncertainty.     

Performance-based seismic fragility analysis of retaining walls based on the probability density evolution method

Seismic fragility analysis is an efficient way to study the seismic behaviour and performance of structures under the excitation of earthquakes of varying intensity, and an essential part of the seismic risk assessment of structures. A recently developed dynamic reliability methodology, the probability density evolution method (PDEM), is proposed for the dynamic reliability and seismic fragility analysis of a retaining wall. The PDEM can obtain an instantaneous probability density function of the seismic responses and easily acquire the seismic reliability of the structural system. An important advantage of the PDEM is its high efficiency relative to that of the Monte Carlo simulation method, which is often used in the reliability and fragility analysis of structures. The present study uses a typical gravity retaining wall to illustrate stochastic seismic responses and fragility curves that can be obtained by the PDEM. The combined uncertainties of the seismic force and soil properties are explicitly and systematically modelled by stochastic ground motions and random variables respectively. The performance of the retaining wall is analysed for different acceptable levels of backfill settlement. Additionally, seismic fragility curves are constructed without assuming the distribution of the seismic response.     

非一致氯离子侵蚀下近海桥梁时变地震易损性研究

近海桥梁往往处于氯离子空间分布不均匀的复杂环境,在服役过程中往往会遭受非一致氯离子侵蚀,导致材料及结构性能不断退化,降低桥梁抵御地震的能力。为研究非一致氯离子侵蚀下桥梁地震损伤风险变化规律,文章以氯离子扩散规律及钢筋锈蚀机理为基础,基于Duracrete模型及以往试验结果,确定不同环境参数及锈蚀参数的概率分布类型及统计特征,建立钢筋及混凝土材料退化规律。结合地震易损性分析理论,建立非一致氯离子侵蚀环境下桥梁时变地震易损性评估流程。随后,以一座多跨连续梁桥为例,分析退化桥梁抗震能力变化特征,研究不同构件的地震损伤时变规律。研究结果表明,氯离子侵蚀下的桥墩截面抗弯承载力和曲率延性均表现出明显的退化,并且曲率延性退化程度高于抗弯承载力。非一致氯离子侵蚀会导致桥墩损伤分布发生演变,桥墩易损位置可能从墩顶、墩底转移至低水位处。随着服役时间增加,桥墩损伤概率明显增大,而支座、挡块及桥台的损伤概率略有降低。     

基于地震变形易损性的高土石坝抗震安全分析

基于性能的地震易损性分析可有效估计地震作用下结构损害,是抗震安全评估的重要方法之一。以坝顶沉降最大值和坝顶横向水平位移最大值为性能参数,通过考虑坝址区域地震情况确定输入地震动数量,并提出采用性能参数突变点确定性能水平。首先,根据糯扎渡高土石坝坝址区域地震情况合理确定输入地震动数量,并采用改进PZC弹塑性模型和动力固结有限元程序SWANDYNE II进行高土石坝动力分析。以坝顶沉降最大值和坝顶横向水平位移最大值作为性能参数,通过对60条地震动的动力分析,确定性能水平。然后采用弹塑性模型-非线性方法进行动力分析,结合MSA方法得到各性能参数地震易损性曲线。通过分析性能参数平均值和标准差的变异系数与地震动数量的关系,确定地震动数量超过30条时,性能参数的平均值和标准差的变异系数基本不发生波动。最后,以地震易损性和地震危险性曲线确定糯扎渡高土石坝的抗震安全性,成果可为高土石坝抗震性能研究提供依据。