桥梁结构地震损伤评估简化分析方法

为了更好地解决如何衡量地震作用下桥梁结构遭受的损伤程度的问题,文章对滞回模型屈服后刚度系数和P-Delta效应的对动力响应的影响进行了分析。提出用残留位移作为评估桥梁结构损伤的附加指标.对典型桥梁结构进行实例分析.在桥梁抗震性能评估中考虑P-Delta效应的分析中引入残留位移是必要的,也是有效的.     

弹性变形能形式的地震损伤评价模型

针对典型地震损伤评价模型存在的缺陷,通过将地震复杂的滞回过程进行简化,提出了一种弹性变形能形式的损伤评价模型;重点阐述了典型的Park地震损伤评价模型以及基于延性系数的地震损伤评价模型,并根据试验数据对这3种模型进行了对比分析。结果表明,新建模型以其正确性与合理性克服了典型地震损伤评价模型的缺陷。     

考虑余震影响的结构抗震设计实用方法

本文利用文献［１］中给出的主震震级与余震震级之间的统计关系，并基于地震动能量等效的方法，将主震和多次余震等效为一次地震．然后从现行抗震规范出发，提出了考虑余震影响的结构抗震设计实用方法．最后结出了算例．     

考虑NGA地震动衰减关系的主余震概率损伤分析

为研究主余震序列作用下结构的位移响应、失效模式以及整体损伤演化等方面的影响规律,结合主震与强余震统计关系和NGA地震动衰减关系构造了主余震地震动序列,采用改进的截面损伤率计算方法分析了算例结构在强余震引起的附加损伤率,并从概率角度刻画了强余震造成的概率累积损伤．研究表明:强余震引起结构的附加损伤随着其超越概率的减小而呈现增加的趋势;结构的主震损伤率与余震附加损伤率呈现近似负相关关系;当结构遭受主震后的损伤率较大时,即便较小的余震造成的损伤也会导致结构概率累积损伤发生较大的变化;如果余震的卓越周期与主震下受损结构的自振周期相近时,存在类共振现象,可加重结构的附加损伤．     

地震激励下SRC框架-RC核心筒混合结构损伤模型

基于前期对往复荷载作用下SRC框架-RC核心筒混合结构中各构件关于主要设计参数敏感度分析和损伤模型的研究成果, 提出了以基本自振周期作为自变量的损伤表征函数, 并借助结构设计分析软件SAP2000对30层混合结构进行弹塑性动力分析, 采用“预定损伤法”揭示了损伤楼层 (数量、位置及程度) 、高宽比、刚度特征值等因素与整体结构地震损伤之间的关系, 最终建立了SRC框架-RC核心筒混合结构的多因素地震损伤模型.研究将增强对SRC框架-RC核心筒混合结构抗震性能研究的系统性.     

丹江口水库二桥考虑水作用时的地震反应分析

建立了丹江口水库二桥有限元模型，采用Morison修正公式将水对桥的影响转化为附加质量；对比了3种工况下桥梁的自振特性；利用时程分析法分别计算了横桥向及纵桥向地震反应，结果表明：对于高桩承台深水墩连续梁桥水的影响不可忽略。     

一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型

在结构的抗震设计、未来震害预测、震后经济损失评估等过程中,一个重要的任务就是选择合理的反应量建立结构损伤评估模型,以定量计算出结构在地震过程中的损伤指标.在分析现有的损伤参数以及几种双参数地震破坏准则的基础上,结合损伤力学的基本原理,提出了一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型,并根据已有的实验结果确定了模型参数.     

考虑碰撞效应的桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应分析

为研究伸缩缝处碰撞效应对桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应的影响,以某实际原型桥为研究对象,充分考虑碰撞能量耗散、桩土相互作用、桥台与台后填土相互作用以及支座和桥墩的非线性行为,基于CSIBridge建立了桥台-引桥-刚构连续梁桥结构体系的碰撞弹塑性动力分析模型。利用调幅后的天然地震波和人工地震波分析了碰撞对桥台、引桥和刚构连续梁桥地震响应的影响,结果表明：碰撞显著增大了引桥梁体位移和墩梁间相对位移,增大了左右引桥梁体落梁风险;碰撞增大了引桥墩顶位移、墩底弯矩和桩基截面弯矩,改变率均在10%以内且处于安全范围内;碰撞减小了刚构连续梁桥刚构墩墩底弯矩和墩顶位移,最大改变率分别为-13%、-4.9%,对活动墩基本无影响;桥台纵向位移、台后填土被动土压力和桥台桩基截面弯矩显著增大,最大改变率分别为1 230%、116.0%和428.5%。研究表明,伸缩缝处碰撞效应对桥台-引桥-刚构连续梁桥体系地震响应影响显著。     

考虑各向异性损伤的统一弹塑性损伤模型

采用基于连续介质热力学与连续介质力学的宏观唯象理论的研究方法,引入俞茂宏相当应力,建立了各向异性损伤的统一弹塑性损伤模型和损伤演变相当应力模型,该模型考虑了材料的拉压异性与中间主应力效应,并将静水应力效应与偏应力效应分开考虑,符合从岩土到金属等各种材料实际,具有很广泛的实用性.     

桥台背墙对连续梁桥地震易损性的影响

为探究桥台背墙对连续梁桥各主要构件地震易损性的影响,以一座四跨连续梁桥为例,使用OpenSees软件分别建立是否考虑桥台背墙的桥梁非线性模型。根据场地类型,从PEER数据库中筛选了100条地震波,对两模型分别进行计算,使用云图法建立各构件易损性曲线。研究表明：桥台背墙对连续梁桥的各构件抗震性能有显著影响;桥台背墙对各构件地震易损性的影响随着损伤程度的增大而增大,并在完全损伤状态,影响程度达到最大,桥墩易损性均值偏差达到85.5%;在各级损伤状态下,桥台背墙对桥墩的地震易损性影响最大。因此,建议在分析连续桥梁结构抗震性能时,考虑桥台背墙。     

基于弹性能的结构地震损伤评价方法

针对常见地震损伤评价模型的不足,基于弹性能释放与结构损伤的内在关系,推导出新的地震损伤指标计算表达式。基于此,结合 ４根钢筋混凝土柱的试验数据,建立了构件地震损伤评价新方法。通过４根低周反复荷载破坏试验柱和两榀框架结构数据的验证,本文提出的地震损伤评价模型得到的结果与试验现象非常一致,为结构抗震与设计提供了一种新的思路。     

基于地震损伤指数的地震人员伤亡预测方法

为弥补HAZUS方法在损伤中值确定中存在的主观性等不足,引入Park-Ang损伤模型中的地震损伤指数概念,采用HAZUS方法的理论框架,提出基于地震损伤指数的地震人员伤亡预测方法.通过对某6层钢筋混凝土框架进行地震人员伤亡分析,表明提出的方法在地震人员伤亡预测中的科学性和可行性.     

地震作用下框架整体与局部损伤的相关性

根据框架结构耗散塑性变形能与存储弹性变形能能力的损失界定结构的整体损伤,根据塑性铰耗散塑性变形能能力的损失来界定局部损伤,并以拟力法为基础推导了局部损伤与整体损伤的解析表达式,进而讨论框架结构局部损伤与整体损伤的相关性。研究表明,控制框架结构整体损伤的手段有：减小局部损伤区域的强度衰减、提高局部损伤区域的极限转动能力和减小局部损伤区域的残余变形。其机理是通过提高局部损伤区域的耗能能力与约束能力来提高整个结构耗散与存储地震能量的能力;框架结构整体损伤与局部损伤的加权值较为接近,可以采用框架局部损伤的加权值来近似估计结构的整体损伤值。     

“5·12”汶川地震四川绵竹震害调查及相关问题的讨论和思考

"5·12"汶川地震造成了四川、重庆、甘肃、陕西等省的650多万间房屋倒塌,2 300多万间房屋损坏.笔者参加住房和城乡建设部灾区应急评估组赴绵竹进行灾后房屋应急评估,对绵竹市城区和绵远、齐天、汉旺等乡镇建(构)筑物震害进行了分析调查.根据评估小组的调查资料和笔者对绵竹典型建筑物震害的调查分析,绵竹乡镇一级建筑物存在设计和建筑缺陷:(1)未按规范设置圈梁、构造柱;(2)普遍采用预制空心楼板;(3)相当部分沿街住宅采用所谓"混合底框结构";(4)施工质量差.这些问题是造成乡镇一级建筑物震害严重的主要因素.针对绵竹震害调查分析,就当前经济、技术水平下我国乡镇建筑的建设和当前技术条件下的防震措施进行重点讨论和思考,对我国抗震防灾提出了一些粗浅认识.     

大跨度悬索桥桥塔地震纵向损伤特征研究

为对大跨度悬索桥桥塔基于性能的抗震设计提供依据,对大跨度悬索桥桥塔在地震作用下的纵向损伤特征进行初步探究。以某大跨度悬索桥为工程背景,采用大型通用有限元软件ADINA建立地震分析模型,将20条实测地震波沿纵桥向输入,采用IDA方法,对塔中和塔底两个潜在塑性铰区的塑性损伤发展全过程进行逐级观察。结果表明:随着地震等级的增加,塔底和塔中截面的塑性损伤有协同发展趋势,但塔底截面的塑性损伤发展速度远大于塔中,因此最终的桥塔破坏形式为塔底截面破坏而导致的桥塔动力失稳。     

RC核心筒地震损伤模型研究及损伤评价

RC核心筒是高层混合结构中应用广泛的结构单元体系,为体现构件损伤向结构损伤迁移转化的多尺度效应,基于数值模拟方法,在分析构件耗能权重的基础上,建立了结构单层地震损伤模型;通过对结构单层损伤与整体结构破坏之间的关系进行分析,采用位置权重系数与结构单层损伤指数权重系数二者组合的形式作为结构层损伤权重系数,建立了能够反映构件损伤、楼层损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律的RC核心筒地震损伤模型,并给出了RC核心筒的损伤状态及相应的损伤指数范围.计算结果与试验结果的对比表明,建立的地震损伤模型能够较好地描述核心筒结构的地震损伤演化过程与损伤程度,并反映构件损伤、局部结构损伤以及整体结构损伤三者之间迁移演化规律,研究结果可为混合结构抗震性能评估提供参考.     

横桥向地震作用对钢拱桥地震损伤发展的影响

为了研究横桥向地震作用对钢拱桥结构地震损伤发展的影响,以一座实际中承式钢拱桥为对象,建立考虑损伤区局部变形影响的全桥混合有限元（FE）模型. 通过对结构进行不同峰值加速度地震作用下的弹塑性地震反应计算,对比分析在空间三维地震作用和仅在桥梁面内地震作用下钢拱桥的损伤发展情况. 结果表明,横桥向地震动输入虽然不改变钢拱桥面内的位移时程响应及地震塑性损伤区域的分布位置,但会增大钢板发生局部变形的程度并加速焊接节点超低周疲劳损伤的发展,从而增大结构发生局部失稳破坏和超低周疲劳破坏的可能性. 在钢拱桥的抗震设计中宜同时考虑3个方向的地震作用,以确保结构的抗震安全.     

基于剪切破坏的剪力墙构件地震损伤

基于性能的抗震设计特点是使结构抗震设计从宏观定性目标转化为具体量化指标的多重结构性能目标。《建筑抗震设计规范》（GB 50011）给出的是针对整体结构弹性及弹塑性变形的变形指标量,对构件没有量化的损伤指标,为此,进行了5片配置HRB600级钢筋T型截面剪力墙试件的低周反复加载抗震抗剪性能试验,研究配置高强钢筋与普通钢筋剪力墙之间的抗震性能差异;收集剪力墙抗剪试验数据对Park-Ang双参数地震损伤模型进行参数修正,得到适用于剪切破坏下剪力墙构件的损伤模型。利用修正的损伤模型来评估发生剪切破坏的剪力墙各个受力阶段的损伤程度,结合剪力墙的变形状态进行损伤评估,给出不同性能状态下与剪力墙构件位移角的量化关系限值。     

基于应变能均化指标和云模型的结构损伤识别

为了解决测量噪声等引起的损伤识别不确定问题,提出了基于应变能均化指标和云模型相结合的识别方法。分析了结构的模态应变能以及两种损伤指标,并考虑到模态应变能耗散率指标和等效指标之间的互补性质,通过均化方法建立了模态应变能均化指标;给出了云模型的基本理论,分析了云模型的数字特征、云处理算法以及确定度计算方法;结合随机测量噪声等引起的不确定性问题,建立了基于应变能均化指标和云模型的损伤识别方法。数值计算结果表明,应变能均化指标的识别结果略优于应变能耗散率指标和应变能等效指标,当考虑随机测量噪声时,云模型与应变能均化指标相结合的方法可以较好地进行含噪数据的损伤识别。     

结构-土相互作用体系的地震作用取值——基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法

为了求解结构-土相互作用体系的地震作用,对基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法进行了系统研究.首先,建立了结构-土相互作用体系的运动方程,根据上部结构的地震响应以第一阶振型为主的特点,将其按第一振型展开;然后,针对所得运动方程为非对称质量与非经典阻尼矩阵的情况,用复模态法解耦;最后,采用与抗震规范设计反应谱的地震动参数一致的Clough-Penzien-三段式非平稳地震动随机模型在频域内进行了体系的随机地震响应分析,进而得到了结构的地震作用取值.通过一个例子来说明本文方法在结构-土相互作用体系地震作用取值的应用,同时分别给出了基础固定结构基于地震动模型和规范设计反应谱的地震作用取值来进行比较.