矮塔斜拉桥地震损伤试验研究

为研究矮塔斜拉桥的纵桥向地震损伤发展过程,以一座典型的塔梁墩固结体系三塔矮塔斜拉桥为原型桥梁,设计、制作了缩尺比为1∶20的全桥振动台试验模型,并采用El Centro波和场地人工波作为地震动输入对试验模型进行纵桥向振动台试验,观测各试验工况下的试验模型地震损伤情况.结果表明,塔梁墩固结体系矮塔斜拉桥的地震损伤主要出现...     

单索面矮塔斜拉桥的动力特征参数研究

结合小西湖双塔三跨单索面矮塔斜拉桥地震荷载作用下的结构动力反应,引入“斜拉索动力荷警效应暨响度”的概念定量分析了矮塔斜拉桥斜拉索在地震荷载下的实质作用,并据此提炼出能综合反映矮塔斜拉桥结尊翌考譬征的参数——“矮塔斜拉桥动力特征参数”;用“斜拉索动力荷载效应影响度”与“矮塔斜拉桥动力特征参数”的相关性定量描述矮塔斜拉桥的动力特点,对进一步认识矮塔斜拉桥的动力性能有一定的参考意义。     

矮塔斜拉桥特征参数研究

结合一独塔两跨斜拉桥活载作用下的结构反应,引入“斜拉索荷载效应影响度”的概念定量分析了矮塔斜拉桥斜拉索作用的实质,并据此提出能综合反映矮塔斜拉桥结构及受力特征的参数“矮塔斜拉桥特征参数”;用“斜拉索荷载效应影响度”与“矮塔斜拉桥特征参数”的相关性定量描述矮塔斜拉桥的特点,对进一步认识矮塔斜拉桥的结构性能有一定的参考意义.     

基于费用最小原则的矮塔斜拉桥索力优化研究

针对矮塔斜拉桥的特点,提出了基于拉索和预应力钢筋费用最小的索力优化方法。该方法的思路是以设计强度减去活载及其他荷载效应的应力区间,作为主梁上下缘恒载应力可行区域,引入索力和预应力的影响矩阵,利用调值原理,以拉索和预应力筋的综合费用最小为目标,来解决拉索和预应力筋的优化配置问题。用大型有限元软件ANSYS APDL 语言实现了这一功能并进行了实桥验算。研究表明:采用该方法确定的索力和预应力,与原设计相比,其费用约为原设计费用的47.9%。     

大跨度多跨矮塔斜拉桥施工控制措施

探讨了在大跨度多跨矮塔斜拉桥施工中采用以主梁线形控制为主、兼顾桥梁截面应力和拉索索力的控制原则,采用基于最小二乘法的参数识别修正法对桥梁进行施工控制,具体内容包括主梁线形控制、主梁和主塔截面应力控制、拉索索力控制、主塔偏位控制和桥梁施工稳定性控制等。     

矮塔斜拉桥索鞍受力分析

本文以一座矮塔斜拉桥为研究对象,采用空间有限元方法计算了索鞍的受力情况,将索力按比较真实地转化为抛物线形面压力施加在各个对应孔道上。对分丝管和双套管进行了比较。     

考虑行波效应的大跨度矮塔斜拉桥耐震时程分析

耐震时程法（ETM）是一种采用幅值随时间不断增大的人工地震动作为输入的新型动力分析方法,其只需通过少量的数值运算便可得到不同地震强度下的结构响应。基于此优势,该文探索了在考虑行波效应下,耐震时程法预测大跨度矮塔斜拉桥地震碰撞响应的精确性和有效性。以一座两侧建有桥台的典型山谷地带矮塔斜拉桥为研究对象,通过与天然地震输入下的增量动力分析（IDA）结果进行对比,验证耐震时程法捕捉地震碰撞响应的可行性;并采用此方法参数化分析了不同地震动视波速对碰撞力、塔梁位移和墩柱曲率响应的影响。研究结果表明：耐震时程法能够高效地预测出考虑行波效应的矮塔斜拉桥地震碰撞响应;此外,行波效应对大跨桥梁地震碰撞响应的影响存在两面性,与结构是否进入非线性以及地震动强度和视波速大小有关。     

基于蒙特卡罗的考虑随机初始缺陷的分析方法

现行规范采用的多种直接或间接考虑初始缺陷的取值方法均没有很好的考虑构件缺陷的随机分布,夸大了初始几何缺陷的影响。针对现有工程初始缺陷实测分布具有随机偶然性的问题,该文采用蒙特卡罗法模拟了结构构件的随机初始几何缺陷。为进一步提高抽样效率,同时采用了具有抽样记忆功能的拉丁超立方抽样技术,避免了在抽样空间内重复抽样,有效减少了模拟次数。结果表明:用自编程序实现的考虑钢框架结构随机初始几何缺陷的分析方法,可以在多高层钢框架结构高等分析中模拟初始缺陷的随机分布与遇合,为开展准确有效的高等分析与设计研究奠定基础。     

基于性能的重力坝-地基系统地震易损性分析

地震易损性分析是地震风险研究中的三个(地震危险性分析、地震易损性分析和地震灾害损失评估)主要方面之一,可以预测大坝-地基系统在不同等级地震荷载作用下发生各级破损的概率。采用拉丁超立方抽样法得到抽样组合样本,对重力坝-地基系统进行了非线性有限元计算,根据坝体-地基系统地震破损等级指标,给出了坝体破损、坝基交界面屈服和地震滑动的地震易损性曲线,提出了坝体-坝基系统整体的易损性评价方法,对坝体-地基系统的抗震设计、加固和维修决策提供了一个新的评价方法。     

基于IDA的斜交梁桥地震易损性分析

该文基于IDA分析方法构造易损性曲线,对不同斜度的空心板梁桥进行地震易损性分析以及抗震性能评估。研究结果表明,当地震动沿顺桥向输入时,在同一PGA激励水平下,随着斜交角度增大,不管是桥墩墩柱,还是支座,超越某一特定损伤状态的概率都在逐渐增大。当地震动沿横桥向输入时,在同一PGA激励水平下,基本趋势是随着斜交角度增大,支座超越某一特定损伤状态的概率逐渐增大;但是在相同的横桥向地震动的激励下,不同斜度桥梁的桥墩墩柱的易损性曲线却几乎保持一致。     

考虑土质边坡多失效模式的区域概率风险分析方法

针对现有边坡风险分析仅考虑单一失效模式及风险分析结果难以被工程师理解等问题,提出了考虑边坡多失效模式的区域概率风险分析方法。首先给出了区域概率的概念,建立了以区域概率定量表征边坡稳定性的方法,推导了基于区域概率的边坡系统风险评价公式,探讨了该公式的适用性。在此基础上采用直接蒙特卡罗模拟计算边坡区域失效概率。最后以一不排水黏性土坡为例阐明了所提方法的有效性。结果表明：区域概率风险分析方法为表征边坡的关键失效区提供了一种简单、直接的可视化工具,为工程师制定合理的边坡加固设计方案提供了参考依据。基于区域概率风险分析方法的边坡系统风险评价公式不仅能够有效地回避边坡风险评价中多滑面间安全系数及滑块体积之间相关性计算问题,而且能够准确地量化边坡多破坏模式的系统风险。传统的风险评价方法可能显著低估边坡系统风险,使得边坡设计方案偏危险。边坡失效概率最大的滑面不一定是边坡失效风险最大的滑面,在边坡加固设计中,失效风险较大的滑面也应该予以关注。     

基于性能的桥梁结构概率地震需求分析

该研究以概率地震需求分析为基础,建立了某特大桥梁结构无阻尼器和有阻尼器动力非线性模型,用增量动力分析,得到支座最大相对位移的地震响应,并定义了两个性能水准。给出了结构的易损性曲线,并对两个结构的易损性曲线进行了比较,结合地震危险性曲线,得到结构在50 年内的地震需求危险性曲线。研究结果表明:不加阻尼器时50 年内发生碰撞的超越概率接近极限超越概率,加阻尼器后能很好的满足性能水准要求;在小震中阻尼器对结构的抗震性能提高不是很明显,而在大震中能够对结构的抗震性能提高很多。     

斜拉桥结构基于模态分析的减震控制研究

本文提出基于模态分析的线性二次最优减震控制算法和基于模态分析的滑动状态减震控制算法,并将这两种算法应用于斜拉桥结构的减震控制中。通过仿真控制研究表明这两种算法对大跨度斜拉桥结构的减震控制是可行的有效的。但就本文算例而言,基于模态分析的滑动状态减震控制比线性二次最优控制用较少的外部能量就可达到较好的控制效果。     

基于地震损失风险钢筋混凝土框架结构弯矩增大系数评估

损失是表征结构性能的综合指标。为了从损失风险的角度评估现行抗震规范钢筋混凝土框架弯矩增大系数的取值,基于地震风险评估框架FEMA P-58,给出了基于结构整体易损性分析的地震损失计算方法。设计了4个弯矩增大系数分别为1.1、1.3、1.5、1.7的钢筋混凝土框架结构,采用增量动力时程分析方法,得出了结构的易损性曲线和易损性矩阵,按照地震烈度概率模型,给出了所在场地各种烈度地震发生的概率,计算了每个结构在50年和1年内的经济损失和人员伤亡损失。结果表明,地震损失风险随强柱弱梁系数增大而减小,50年总经济损失比介于0.08~0.12,人员损伤率介于4.85×10^-4~1.12×10^-3。按照目前规范取值设计的结构地震损失风险处于可接受范围内。     

FRC框架结构地震风险评估的简化方法

对结构地震风险进行精细的量化分析成为在直接财产损失、居住中断时间、死亡人数评估中必不可少的部分。该文首先用增量动力分析（IDA）法对纤维增强混凝土（FRC）框架结构进行动力时程分析,获得其IDA曲线,据此确定结构的地震易损性曲线,并由此考虑知识不确定性,确定考虑知识不确定性的易损性曲线;按考虑知识不确定性的易损性曲线与地震危险性曲线相结合,进行风险评估;然后基于Laura Eads等提出的评估地震风险的简化方法来进行风险评估。分别对按我国规范设计的8层FRC框架结构和钢筋混凝土（RC）框架结构进行分析。结果表明：采用简化方法得到的FRC框架和RC框架结构的倒塌风险均偏大,误差分别为5.7%和8.0%,对于结构风险评估是可行和偏于保守的。     

澳凼第三大桥斜拉桥的动力特性及线性地震反应分析

结合一座澳门澳凼第三大桥斜拉桥的工程设计实例,采用大型有限元分析程序ANSYS,选取空间BEAM188、BEAM4及SHELL3单元建立动力计算模型,对比研究了主塔墩底在假定固结和考虑桩土共同工作这两种边界约束处理方式下的动力特性.采用反应谱法和时程分析法对该桥进行了线性地震反应分析,讨论了在两种振型组合方法和三组振型数情况下结构地震响应的最大值.在时程分析中,合理地选取三条地震波分别沿桥的纵、横向输入,得出了主梁和中塔的内力、位移分布规律及时程响应.     

基于Nataf变换的桥梁结构地震易损性分析

地震易损性分析是美国太平洋地震工程研究中心(PEER)提出的“性能化地震工程”理论框架的重要一环. 目前所采用的易损性分析方法大多未考虑结构的不确定性及结构随机参数之间的相关性. 为此, 引入均匀设计考虑结构参数的随机性, 同时结合Nataf变换, 处理结构随机参数之间的相关性. 提出一种综合考虑地震动随机性、结构参数随机性及结构随机参数相关性的桥梁结构地震易损性分析方法. 以一座三跨连续梁为例, 分别在考虑结构随机参数相关性和不考虑结构参数相关性的前提下计算其地震易损性. 分析结果表明：提出的方法能够有效考虑结构随机参数相关性;忽视结构随机参数相关性会导致高估桥梁结构地震易损性.     

基于柯西不等式的结构可靠度取尾重要抽样法

该文采用柯西不等式对结构可靠度计算中Monte Carlo 重要抽样法的模拟方差进行了分析与评价,提出了中间概率的概念并推导出其与模拟方差的函数关系。在此基础上得出使方差达到极小值的抽样函数具体形式,并建立了属于重要抽样技术的圆环和半圆环取尾抽样方法。与其他方法不同的是其抽样函数与原变量分布函数的比值是一常数,其分布区域是以原点为中心以原点到极限状态面距离为半径的圆形外部空间,模拟结果的方差可以定量描述。理论分析和例题模拟结果都表明：圆环取尾抽样方法可使模拟结果的方差缩减到直接模拟的1/10,而半圆环取尾抽样方法能缩减到1/20。     

宜宾长江公路大桥斜拉桥抗震性能评价

采用单梁式有限元模型对宜宾长江公路大桥斜拉桥的动力特性和地震响应进行了计算,考虑了桩-土相互作用和群桩效应,采用反应谱法和时程分析法对该桥进行了地震反应的对比分析。计算结果表明:桥梁结构的抗震性能满足要求;抗震结构体系采用弹性索梁-塔连接体系是合适的,还可进一步降低弹性索刚度或者采用弹性索+阻尼器体系来减小桥梁地震反应;建议大跨度斜拉桥应该采用反应谱法和时程分析法同时计算,结构内力和变形以这两种方法计算结果的较大值作为抗震设计的依据。