考虑冲刷效应的钢筋混凝土拱桥桩基地震易损性分析

冲刷将侵蚀桥梁桩基周围的土体，致其侧向约束减弱，影响桥梁结构的受力行为，这对于拱桥结构而言更甚。鉴于此，以某三跨连拱坦拱桥为例，依托SAP2000软件建立全桥有限元模型，通过m法模拟桩土相互作用，采用曲率延性作为桩基的损伤指标，基于增量动力分析方法，计算出不同地震等级下的曲率响应峰值，进而给出不同冲刷深度时，主拱桩基对应轻微损伤、中等损伤、严重损伤和完全破坏状态的地震易损性曲线。研究表明：在一定冲刷深度范围内，拱桥桩基的损伤概率随冲刷深度增加而加剧；当冲刷深度超过一定值后，桩基的地震损伤概率明显减小。同时，拱桥桩基冲刷深度达到3m后，恒载作用下，主拱承台的顺桥向变形略微增大，其在地震下的位移响应也随PGA增加而非线性增大。可见，桩基础冲刷至一定深度时，静/动力荷载均可能影响桥梁结构的安全性。因此，拱桥桩基需合理考虑桩基防冲刷措施，且抗震设计时需考虑冲刷深度对拱桥桩基地震易损性的影响。     

考虑多维地震作用的高耸钢筋混凝土烟囱结构易损性分析

竖向地震作用对高耸烟囱结构动力响应有不可忽略的影响。选用240m高的某钢筋混凝土烟囱作为研究对象,考虑结构损伤,通过有限元软件ABAQUS,采用复合壳单元建立相应的非线性有限元分析模型。为考虑地震动的不确定性,根据谱相容性原则,选择20条合理地震动记录,进行增量动力分析。输入的地震动分别为一维、二维、三维。分别以材料应变和地面峰值加速度作为结构地震需求参数和地震动强度参数,结合增量动力分析获得的结构地震响应,采用能力需求比模型的曲线拟合法计算易损性曲线。通过钢筋和混凝土的材料应变定义四个损伤状态限值,最终得到在不同维数地震动输入时高耸钢筋混凝土烟囱结构的地震易损性曲线和倒塌概率曲线。研究结果表明,考虑多维地震作用比只考虑一维地震作用时高耸烟囱的结构易损性和倒塌概率增大。     

基于简化渐进破坏的低矮房屋围护结构风致易损性分析

轻质框架低矮房屋被广泛用于民宅、厂房以及其他基础设施建设.然而,多起风灾调查发现,低矮房屋在强风中破坏严重,其破坏形式主要表现为围护结构受损,因此有必要对低矮房屋围护结构风灾损失开展相关研究.基于简化的三阶段渐进破坏过程,提出了低矮房屋围护结构风致易损性分析方法.在该方法中,同时考虑飞掷物冲击和强风压造成的门窗破坏,以确定开孔工况;通过伯努利方程模拟内压响应;利用Copula函数考虑屋面构件关联破坏;提出基于蒙特卡洛随机模拟的易损性分析流程,并结合木质框架房屋开展算例分析;进一步通过建立风速风向联合概率模型以考虑风向效应.研究表明,迎风墙构件在强风中往往面临着较高风险,且忽略风向效应可能会低估房屋的风致损失程度.     

基于简化渐进破坏的低矮房屋围护结构风致易损性分析

轻质框架低矮房屋被广泛用于民宅、厂房以及其他基础设施建设.然而,多起风灾调查发现,低矮房屋在强风中破坏严重,其破坏形式主要表现为围护结构受损,因此有必要对低矮房屋围护结构风灾损失开展相关研究.基于简化的三阶段渐进破坏过程,提出了低矮房屋围护结构风致易损性分析方法.在该方法中,同时考虑飞掷物冲击和强风压造成的门窗破坏,以确定开孔工况;通过伯努利方程模拟内压响应;利用Copula函数考虑屋面构件关联破坏;提出基于蒙特卡洛随机模拟的易损性分析流程,并结合木质框架房屋开展算例分析;进一步通过建立风速风向联合概率模型以考虑风向效应.研究表明,迎风墙构件在强风中往往面临着较高风险,且忽略风向效应可能会低估房屋的风致损失程度.     

钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

由于钢筋混凝土框架结构已经在民用建筑和工业建筑中得到了广泛的应用,因此本文以三维框架结构体系为研究对象,以美国地震工程研究中心(PEER)提出的概率性能评定框架为基础,对钢筋混凝土框架结构的地震易损性进行了研究.研究中所采用的有限元软件为美国中部地震研究中心(MAE Center)开发的ZEUS-NL软件.     

考虑碰撞效应的相邻框架结构地震易损性分析

针对间距不足和高度不等的相邻钢筋混凝土框架结构,设置考虑碰撞刚度和阻尼非线性的碰撞单元,通过对三维非线性有限元模型的时程分析研究地震碰撞效应,并开展增量动力分析,分别以所有层和碰撞层最大层间位移角为工程需求参数,提出考虑碰撞效应的地震易损性分析方法。以6层和4层、6层和5层、6层和3层相邻钢筋混凝土框架结构为例,对比分析不同周期比下考虑与不考虑碰撞效应的相邻结构地震易损性曲线。结果表明：对于6层和4层相邻结构,考虑碰撞效应后,6层结构所有层的最大层间位移角对应的失效概率略有减小,4层结构的反之,而较低结构的碰撞层及较高结构的碰撞层以上层的最大层间位移角对应的失效概率明显增大,即碰撞效应对结构整体响应影响不明显,而对局部响应影响显著;6层和5层、6层和3层相邻结构地震易损性曲线具有类似规律,且相邻结构自振周期越接近,碰撞对结构地震易损性影响越小。     

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。     

钢筋混凝土桥梁地震易损性分析研究综述

通过对桥梁结构的地震易损性进行概述,就国内外钢筋混凝土桥梁地震破坏的研究现状作了归纳,并对其进行了分析说明,以指导桥梁结构抗震设计实践。     

薄膜结构的风致动力效应初探

由于自重轻、刚度小、距度大且具有对风荷载的敏感性，薄膜结构可能会在风荷载作用下发生破坏，其风致动力效应是从事薄膜结构研究和工程实践人员关心的问题。本文主要总结和介绍了国外在相关研究领域的进展和成果，包括薄膜结构自振特性测试结果，薄膜结构风致动力效应风洞实验结果，以及关于薄膜结构颤振失稳的讨论。     

多层厂房结构易损性分析

本文针对厂房结构的一种多层厂房结构,进行相关资料收集,作为建立结构物分析模型之主要依据,并采用非线性动力分析和非线性静力分析来进行相关研究,分析出建立高科技厂房结构易损性曲线的参数,有助于日后评估类似建筑物在地震作用下,所造成的不同损伤程度与其概率,亦可依此做为未来评估厂房需要加固时的经济效益。     

基于对数回归模型的结构易损性分析

综合考虑结构物理参数的随机性和响应的统计相关性,提出了基于对数回归模型的结构易损性分析方法。以蒙特卡罗模拟和随机时程分析法考虑物理参数的随机性,采用β-二项分布探讨响应统计相关性,并建立对数回归模型计算结构易损性。以某一钢筋混凝土两跨连续梁高速公路桥为算例,根据设计图获取其物理参数作为均值,选取合适的标准差做蒙特卡罗模拟,随机采样得到参数样本,通过随机时程分析获得最大响应样本,利用矩估计、最小二乘分别求得β-二项分布和对数回归模型未知参数,最终获得各等级破坏状态下的易损性曲线,并与提出的基于累积极限状态阈值的结构易损性相比较。结果表明:所提出的易损性分析方法,能够达到对结构易损性的保守估计,保证预测结果的合理性,为检测桥梁构件是否过度老化或意外损坏提供理论依据。     

考虑衬砌劣化的山岭隧道地震易损性分析

隧道服役环境往往较为复杂,在服役过程中容易遭受各种侵蚀作用而导致材料性能退化,直接影响隧道结构的抗震性能。为研究衬砌劣化对隧道抗震性能的影响,基于混凝土强度经时模型和钢筋锈蚀参数的统计特征,确定混凝土及钢筋材料性能的退化规律,建立衬砌时变承载力方程。结合地震易损性分析方法,提出考虑衬砌劣化的山岭隧道地震易损性评估流程。以西部强震区典型深埋山岭隧道为例,采用增量动力分析方法开展一系列二维动力时程计算,基于Python语言编程,实现地震响应结果数据的自动提取和基于地震响应全过程结构最大损伤指数(DI_max)的搜索计算。在此基础上,建立考虑混凝土劣化、钢筋腐蚀以及两者共同作用条件下,不同服役年限隧道的地震易损性曲线。结果表明:衬砌的易损性随服役时间的增加呈两阶段非线性增大,服役前期(0～50 a)增加缓慢,服役后期(50～100 a)增速加快。说明服役时间越长,衬砌劣化对隧道地震易损性的影响越大。在评价既有隧道抗震性能时,需考虑长期材料性能劣化的影响。此外,不同围岩级别下隧道易损性曲线随服役时间的变化规律相似,围岩级别和衬砌劣化一样,均对隧道地震易损性有重要影响,具体表...     

考虑钢筋锈蚀的简支梁桥地震易损性分析

为评估存在钢筋锈蚀的简支梁桥抗震性能,文章以某山区3×20 m的简支梁桥为例,采用OpenSees建立了该简支梁桥的非线性有限元模型,通过修正钢筋混凝土材料的本构关系模拟钢筋锈蚀;为考虑地震动的不确定性,根据桥梁场地类型选取了100条地震动记录对有限元模型进行了地震响应分析,并采用概率地震需求模型方法建立了钢筋锈蚀桥墩...     

钢筋混凝土框架结构地震易损性分析

本文以一榀7层的钢筋混凝土框架结构为分析对象,采用SAP2000建立有限元模型,选取非线性Nlink单元来模拟梁和柱两端的塑性角,其中柱铰单元采用纤维PMM铰,梁铰单元设置弯矩铰。分别指定最大层间位移角和最大顶点位移角作为结构地震需求参数,并定义了相应的破坏状态。输入8条地震动记录进行结构地震易损性分析,得到了相应的易损性曲线。该方法可为结构的抗震性能评价提供参考。     

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。     

主余震下增量动力时程分析及主震易损性分析

以3层钢筋混凝土框架填充墙结构为研究对象,将调幅后的主震与余震串联,对结构进行主余震作用下的增量动力时程分析(IDA分析),并探讨了仅考虑主震作用下的部分样本的易损性,对日后钢筋混凝土框架—填充墙结构的震害评估及安全性能评定提供了依据。     

中小跨径梁桥地震易损性分析

以一座具有较大墩高差异的中小跨径梁桥为例,利用OpenSees有限元软件,考虑地震动的不确定性,建立了该桥的非线性分析模型,合理选取了100条地震动与该模型组合得到所需桥梁样本,计算分析得到该桥的地震响应。选取合理损伤评价指标分别定义桥墩和支座的不同破坏状态,建立了桥墩和支座在纵桥向和横桥向的地震易损性曲线并进行对比分析。结果表明：地震作用下,桥墩和支座均容易发生损伤,支座发生损伤的概率更大,尤其是滑动支座;设置滑动支座的桥墩在地震作用下的损伤概率较低,不易发生严重的损伤;需要对支座和桥墩采取一定的加固和保护措施。     

海风环境大跨越铁塔风致响应研究

大跨越输电塔属风敏感结构,风荷载是设计的主要控制荷载。本文以某一海风环境大跨越输电塔为研究对象,结合动力时程法,计算得到了大跨越塔的风致响应时程,研究了结构各部位的风振系数分布特点,并与我国规范进行了对比。通过研究,揭示了海风环境大跨越塔的风振特性,结果可作为大跨越铁塔结构抗风设计的参考。     

某高层建筑结构风致响应干扰效应研究

结合某高层建筑风洞模型试验,详细分析了不同工况下结构的风致响应,对干扰效应进行了深入研究。结果表明:基底弯矩的干扰效应主要表现为遮挡效应,遮挡使峰值弯矩减小,但是干扰位于侧风向或者下风向时,有可能使结构的峰值弯矩增大。受扰后,基底弯矩背景分量的变化规律与平均分量较为类似,共振分量的变化规律不明显。峰值加速度受扰后的变化也没有规律性。     

预制拼装桥墩地震易损性分析

为研究灌浆波纹管连接和带榫头的灌浆波纹管连接两种预制拼装桥墩的抗震性能并对其在地震作用下的易损性进行评估,根据预制拼装桥墩墩底接缝的特点,通过拟静力试验研究,以墩顶漂移率为损伤指标,对其不同的损伤破坏状态进行描述,并确定了对应不同破坏等级的损伤量化指标限值Dcr、Dcy、Dcm和Dcu。采用有限元软件对现浇及预制拼装桥墩进行不同地震作用下的时程分析并建立概率地震需求模型,对其易损性进行评估,并通过改变轴压比、纵筋配筋率,来进一步研究这些参数对预制拼装桥墩易损性的影响。结果表明：虽然预制拼装桥墩与现浇桥墩大部分的破坏形式都为弯曲破坏,但是损伤状态因为接缝而存在差异;采用波纹管连接的预制拼装桥墩与现浇桥墩的地震易损性差别不大,抗震性能基本一致;有榫头构造的预制拼装桥墩在各级地震作用下发生四种损伤破坏的概率最低,这种构造形式的抗震性能优于平面接缝的预制拼装桥墩;轴压比、纵筋配筋率这两种参数对桥墩的易损性影响较大,随着轴压比的增大或配筋率的减小,桥墩的损伤概率增大。