基于矢量地震动强度参数的隧道结构易损性分析

基于矢量地震动强度参数,对软土浅埋隧道进行地震易损性分析。开展大量土体-隧道结构动力非线性有限元计算,利用计算结果,对15个地震动强度参数(IMs)与隧道破坏指标(DI)进行对数线性拟合回归,并采用有效性、实用性和效益性3个指标对不同IMs进行合理性分析。研究发现,峰值加速度(PGA)是最优IM,其次是峰值速度(PGV)和加速度谱强度(ASI)。根据揭示的最优IM(即PGA)建立基于标量IM的隧道地震易损性曲线,利用合理地震动强度参数中PGA和ASI建立基于矢量IMs的隧道地震易损性曲面,并与上述地震易损性曲线进行对比。结果表明：采用标量IM的地震易损性分析不能表达第2个地震动强度参数IM对隧道抗震性能的影响,所建立的基于矢量IMs的易损性曲面能更精准地评价盾构隧道的抗震性能。     

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.     

全直桩高桩码头结构的地震易损性分析

为研究全直桩高桩码头的地震易损性问题,以某全直桩高桩码头为工程背景,考虑场地和地震动特性的不确定性影响,借助岩土有限元软件Midas GTS NX,建立全直桩高桩码头-地基土相互作用非线性数值模型.将地基土内最大桩基应变作为破坏损伤指标,基于增量动力分析法对所选地震动进行调幅,并逐一进行数值计算,得到全直桩高桩码头的地震易损性曲线,分析了全直桩高桩码头在不同强度地震动作用下不同破坏状态的超越概率.研究结果表明,当地面峰值加速度<0.80g时,全直桩高桩码头结构的破坏状态主要为轻度损伤以及中度损伤;当地面峰值加速度≥0.80g时,发生严重损伤的概率基本超过了50%,码头结构丧失运营能力.以地基土内桩基损伤为指标的易损性分析,描述了地震对全直桩高桩码头结构造成的影响,可为高桩码头的抗震设计和防灾预测提供参考.     

基于振动台试验的通信机柜地震易损性分析

为考察通信机柜在不同地震强度下的损伤情况,进行了36款通信机柜的振动台试验。根据规范要求采用人工合成地震动作为振动台试验输入。试验结果表明,满足检测标准的机柜有13个,不满足检测标准的有23个,其中有9个机柜在检测中发生倾倒。通信机柜产品质量参差不齐,抗震性能状况堪忧,可能为数据中心的正常运行埋下安全隐患。基于试验测得的加速度时程曲线,对机柜加速度放大效应进行了对比分析,发现不合格机柜的顶部加速度放大效应明显大于合格机柜,中部加速度放大效应基本相当。本文基于36款通信机柜的振动台试验检测结果,建立机柜的地震易损性模型,选取楼面峰值加速度为工程需求参数,以难以修复、丧失使用功能定义通信机柜的损伤状态。结果表明:在楼面峰值加速度达到1.118 1 g时,通信机柜即有50%的概率丧失使用功能。通过与已有文献中的易损性曲线研究结果对比,发现通信机柜尺寸对其地震易损性的影响较小,但与单向地震激励相比,双向地震输入下机柜更易发生破坏、丧失使用功能。     

地震作用下土质边坡永久位移分析的能量方法

边坡的永久佗移可以为边坡工程的抗震设计和坡体稳定性判识提供有力的依据,为了提出一种计算永久位移的新方法并使计算结果相对准确,论文基于塑性极限分析的上限定理,推导了潜在滑坡体的正、反向临界加速度,探讨了滑动面倾角和竖向加速度对临界加速度的影响;利用能量守恒原理,建立了地震作用下滑坡体系的能量反应方程,探讨了地震时滑坡体系中能量的传递、转化和耗散过程;定义了边坡的临界输入功率,推导了基于能量法的边坡永久位移计算公式,分析了莺力势能降对永久位移的贡献.研究表明:当滑动面倾角较小,且地震加速度较大或坡体自身稳定性较差时,反向位移不容忽略;考虑竖向加速度后临界加速度成为一个随时间变化的临界加速度时程;全面考虑正、反向临界加速度和竖向加速度的影响,可使永久位移的计算结果相对准确;地震对滑坡主要产生触发作用,边坡的永久位移量主要由重力势能降决定.     

基于子集模拟的非线性相邻结构地震碰撞易损性及风险评估方法

鉴于利用线性相邻结构的相对位移峰值估计避免地震碰撞的最小结构间距的方法安全水平未知,提出基于性能的概率方法用于评估非线性相邻结构发生地震碰撞的风险. 利用高效计算小失效概率的子集模拟法对地震碰撞易损性进行计算;以动力特性差异显著的等高多自由度相邻结构为例,研究不同结构间距下考虑非线性与否的相邻结构地震碰撞易损性与风险的规律;将所提方法用于评估结构间连接减轻相邻结构地震碰撞概率的效果. 结果表明,非线性相邻结构的地震碰撞概率随地面峰值加速度的增加整体呈增大趋势,但存在局部波动;结构间距越大,考虑非线性与否所得的地震碰撞概率差别越大;当结构间距较大时,为了保证减撞效果,结构间连接刚度须足够大.     

基于IDA方法的地铁车站结构抗震性能评价

针对目前大型地下结构抗震性能评价尚不完善,提出了一种基于非线性增量动力分析(incremental dynamic analysis, IDA)的多层多跨地下结构横断面地震易损性分析的方法.选用典型三层三跨地铁车站建立土-结构二维整体分析有限元模型,采取等效线性化模型模拟土体在地震作用下的剪切模量退化和阻尼增加特性,纤维梁单元模拟多层地下结构在地震作用下的滞回特性.基于PEER强震记录数据库的21条地表地震动峰值加速度中位值,将其统一调幅到不同强度水平,作为非线性IDA的输入地震动.根据IDA结果的统计分析,对于浅埋多层地下结构而言,地表峰值加速度和峰值速度是有效且合适的地震动强度指标,可以用来构建地下结构的易损性曲线.通过与现有的矩形地下结构经验地震易损性曲线和数值地震易损性曲线比较,验证了数值模拟得到的地震易损性曲线的有效性,可以作为快速评价地下结构抗震性能的有效工具.     

双曲线冷却塔在多维地震下的区域易损性评价

为探讨某在役钢筋混凝土冷却塔结构不同部位的地震易损性,通过数值模拟进行分析.应用ABAQUS软件建立分析模型,根据结构所在场地选择一系列合理的地震动记录并对结构进行增量动力分析;选取了材料应变和地面峰值加速度作为结构地震需求参数和强度参数,将结构沿高度方向分为13个区域,并将结构的破坏状态划分为5个等级;在结构底部分别输入单向、水平双向和三向地震作用,对所得结构响应进行回归分析并建立概率地震需求模型,最终得到结构沿高度方向的区域易损性曲线.分析结果表明:上部塔筒的损伤概率较小,人字柱的损伤概率明显大于结构的其他部分;结构底部的人字支柱是结构的最薄弱部位,可根据需要对其进行加固,而塔筒的抗震性能优异.     

基于有限差分法的非饱和砂土层地震反应研究

利用有限差分法建立非饱和砂土层-基岩的自由场模型,分别在水平向和竖直向天然地震动输入条件下,分析非饱和砂土层的饱和度对地震反应分析结果的影响,通过计算分析地震动峰值和反应谱等参数,初步揭示非饱和砂土层对地震动响应规律。饱和度变化影响土体剪切模量和体积模量而导致场地地表峰值加速度出现差异;加速度反应谱方面,饱和度较大的工况加速度反应谱峰值到达周期会出现滞后现象;加速度反应谱峰值大小以及到达峰值周期时长受地震波输入方向和饱和度共同影响。     

支持结构状态评估的损伤模型研究

提出仅考虑最大变形影响和综合考虑最大位移加损伤累积影响的两种损伤模型,并建立相应的结构状态评估指标.通过对比不同地震加速度峰值下、同一地震波不同持续时间下所提状态评估指 标和其他指标的分析结果,研究了两种损伤模型的适用情况.研究发现,在加速度峰值＜0.3 g时通过位移模型来衡量结构的损伤状态是合理的;当加速度峰值＞0.3 g时,应该采用综合考虑最大位移+损伤累积影响的损伤模型.     

用MCA方法对砌体结构在不同烈度地震作用下破坏的仿真研究

用可移动元胞自动机（MCA）数值模拟方法,建立有窗洞的砌体结构模型,并对其在不同烈度地震作用下的破坏过程进行了数值模拟,模拟结果与实际发生的地震破坏情况相符,给出了砌体顶层加速度峰值和均值与地面加速度峰值和均值的关系,对实际工程有一定的指导作用．     

地震作用下土钉支护高速公路边坡动力参数分析

结合土钉支护高速公路边坡工程实例,在地震作用下采用大型非线性有限元分析软件ADINA对边坡的变形、加速度、土钉轴力及土压力进行了计算和参数分析.考虑土体和支护结构相互作用及其协同工作建立三维有限元模型.应用了非线性静动力性能的弹塑性模型模拟土体;采用了可以描述土钉在进入塑性阶段强化性质的双线形弹塑性模型模拟土钉;土与支护结构相互作用由接触单元模拟.主要研究了地震烈度、土钉长度、土钉间距以及土参数对边坡位移峰值、加速度峰值、土钉轴力最大值以及土压力峰值的地震响应影响.结果表明随着烈度的增大,边坡位移峰值、加速度峰值、土钉轴力最大值以及土压力峰值也都增大,其形状相似;随着土钉长度的增加,边坡位移峰值、加速度峰值、土钉轴力最大值以及土压力峰值将减小,在土钉支护的范围内边坡位移峰值和加速度峰值影响较大,坡底以下土体位移峰值和加速度峰值影响很小;边坡位移峰值、加速度峰值、土钉轴力最大值以及土压力峰值随着间距的减小而减小;土体参数c,φ增大时,边坡位移峰值和加速度峰值将减小,而土钉轴力最大值和土压力峰值将增大.     

近断层高速铁路刚构桥地震易损性分析

为研究近断层地震作用下高速铁路桥梁地震响应,以国内某高速铁路刚构桥梁作为研究对象,采用OpenSees建立有限元模型,通过可靠度理论建立地震易损性曲线,对比分析近断层和远场地震作用下桥梁易损性,研究了近断层地震动速度脉冲效应对桥梁结构地震响应的影响。结果表明,相同地震强度作用下,有速度脉冲的近断层桥梁构件及系统在各损伤状态下的易损性明显高于远场地震动,桥梁系统在近断层及远场地震作用下的系统易损性均高于单个构件,采用单个构件的地震易损性评估系统易损性会高估桥梁的抗震性能;相对于一阶界限法,二阶界限法考虑了桥梁构件之间的相关性,易损性曲线上下界宽度较小,桥梁地震易损性评估更为精确;罕遇地震作用时,近断层地震作用下轻微损伤、中等损伤、严重损伤及完全破坏4种损伤状态的系统易损性相较于远场地震作用下分别高3、13、23、3百分点,近断层桥梁结构抗震性能评估应考虑速度脉冲效应对桥梁结构地震响应的影响。     

考虑竖向地震动下模量比和阻尼比简化公式

为了满足抗震规范和工程应用上的需要,提出便于工程应用的简化计算方法来考虑竖向地震动对动剪切模量和阻尼比的影响非常必要.根据考虑竖向地震动对土体最大剪应变相对增量影响的回归方程,建立考虑竖向地震动与土体动剪切模量比和阻尼比变化之间的简化计算公式.分析结果可以看出,加竖向地震动后使动剪切模量比减少,阻尼比增大,而无论增大还是减小都是非线性的,随剪应变幅值的增大,加竖向后模量比减小百分比逐渐变大,阻尼比增大百分比逐渐变小,随输入加速度峰值增大,影响也越大.竖向地震动对动剪切模量比在小应变时影响不大,大应变时影响较大,减小百分比最大可达17%,竖向地震动对阻尼比在大应变时影响不大,小应变时影响较大,增大百分比最大可达16%.     

含建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系振动台模型试验研究

基于Bockingham π定理,对具有建筑桩基的顺层岩质边坡桩锚支护体系开展振动台模型试验,通过分析预应力锚索、建筑桩基的应变以及边坡坡顶加速度,研究支护体系的动力响应规律。结果表明,预应力锚索的应变在地震波加速度达到峰值时达到最大值,且上排锚索受力大于下排锚索,随着地震幅值的增大,最上排锚索锚固段率先发生滑移破坏失去锚固作用;建筑桩基应变最大值点位于滑动面以下一定深度,且远离边坡坡面的建筑桩基受力大于邻近边坡坡面的建筑桩基;坡顶各点峰值加速度随地震波幅值增大整体表现为线性增大,但在Wenchuan-Wolong波（0.55g）和Sin波（0.4g）工况时,各点峰值加速度相对有所下降,随着地震波幅值增大,各点峰值加速度放大系数在汶川波和正弦波作用下并非单调变化,而是表现为先减小后增大波动变化特点。     

建筑结构地震易损性研究综述及展望

基于性能的建筑结构地震易损性分析是评估建筑结构的抗震可靠度的基础,对建筑结构的震害预测,乃至建立以可靠度理论为基础的抗震设计规范皆具有重要意义.为促进我国现阶段建筑结构地震易损性分析理论的应用和发展,文中对建筑结构地震易损性分析方法、国内外的研究现状以及该领域尚存在的问题进行了较为全面的综述.首先,将建筑结构地震易损性分析方法进行了归类,总结出每种方法各自的适用特点及其优劣性,并详细论述了国内外目前在该领域的研究进展;然后,指出如何合理评估并准确量化各类不确定性对地震易损性预测精度的影响是结构地震易损性理论研究所面对的挑战之一;最后,结合当前我国在地震易损性研究领域尚存在的问题,提出今后进一步的研究方向.     

远场地震作用下长周期结构的基底剪重比

为研究在峰值加速度与峰值速度调幅方式下,远场地震作用对长周期结构基底剪重比的影响.选取了3条远场地震波和1条近场地震波,建立了6个规则型钢混凝土框架-核心筒结构模型,按照2种调幅方式分别进行设防水准下的动力时程分析.结果表明,峰值加速度调幅方式下,远场地震作用下结构的剪重比明显大于近场地震,但两者差异在峰值速度调幅方式下较小;两种调幅方式下,相比较近场地震,远场地震对长周期结构位移反应的影响更为明显.长周期结构在峰值速度调幅方式下的顶点位移和基底剪力均大于峰值加速度调幅下的结果,说明长周期结构对于速度谱的敏感性要大于加速度谱.建议长周期结构时程分析采用峰值速度调幅方式.     

竖向地震动对地表最大剪应变的影响

提出以土剪应变幅值增量的变化作为基本指标来反映竖向地震动对土动力特性影响的分析方法,通过数值计算,在对不同地震波平均后,建立考虑竖向地震动与地表最大剪应变幅值相对增量之间的简化计算公式.简化公式中包含了场地类别、竖向和水平峰值加速度比、输入水平加速度峰值和土层厚度等主要影响因素,便于工程应用.同时,依据公式的参数分析表明,地表最大剪应变相对增量与输入水平加速度峰值成指数递增关系,与土层厚度成线性递增关系,与竖向和水平峰值加速度比成抛物线递增关系.     

软土场地中不同Rayleigh阻尼模型的地震响应研究

软土场地的地震响应研究对场地地震动参数的确定具有重要意义,Rayleigh阻尼模型的选取对场地响应结果有较大影响.文章基于一维时域非线性计算方法,针对国内Ⅲ和Ⅳ类软土场地,利用一维场地地震反应分析程序DEEPSOIL,分析了不同输入地震动作用下3种Rayleigh阻尼模型的场地地表加速度反应谱和地表峰值加速度的差异.结...     

基于数值仿真的简支梁桥震致残余位移分析

基于ANSYS建立了具有铅芯橡胶支座、摩擦摆支座和黏滞阻尼器的简支梁桥有限元模型。通过改变地震激励、结构参数和减隔震装置参数,进行了地震荷载作用下多种工况的桥梁震致残余位移分析。结果表明,残余位移对地震波频谱特性较为敏感,且随峰值加速度、剪跨比的增大显著增大,随持续时间和墩高的增加有所增大;残余位移对铅芯橡胶支座和摩擦摆支座参数变化较为敏感,黏滞阻尼器参数变化对其影响较小,可通过增大铅芯橡胶支座屈服力、屈服后刚度、摩擦摆支座摩擦因数、黏滞阻尼器阻尼孔长度、液缸外径、硅油黏度和减小摩擦摆支座曲率半径的方法降低结构震致残余位移。本文研究结果可为桥梁结构抗灾韧性提升提供理论依据。