单层球面网壳的多重地震效应研究EI北大核心CSCD

为研究网壳结构包含主余震序列的多重地震效应,该文首先筛查中国地震台网中心和太平洋地震工程研究中心数据库中的主震、余震序列数据,获得14次地震中共计342对包含主余震序列的多重地震动时程数据;应用这些多重地震数据对单层球面网壳进行了全荷载域动力时程分析,根据得到的各特征响应随加速度幅值变化曲线,讨论网壳结构的多重地震效应。首先通过对不同加速度幅值下结构响应算例的描述,定义了余震引起的五种不同影响程度。在此基础上进行了大量的参数分析,统计归纳了主震结束时单层球面网壳最大节点位移、塑性发展程度和损伤程度等对结构抵抗余震能力的规律,并将主震结束时的1P杆件比例和损伤因子定义为衡量结构抵抗余震能力的指标,所得出的结论可为实际工程的抗震设计提供参考。     

单层球面网壳的多重地震效应研究

为研究网壳结构包含主余震序列的多重地震效应,该文首先筛查中国地震台网中心和太平洋地震工程研究中心数据库中的主震、余震序列数据,获得14次地震中共计342对包含主余震序列的多重地震动时程数据;应用这些多重地震数据对单层球面网壳进行了全荷载域动力时程分析,根据得到的各特征响应随加速度幅值变化曲线,讨论网壳结构的多重地震效应。首先通过对不同加速度幅值下结构响应算例的描述,定义了余震引起的五种不同影响程度。在此基础上进行了大量的参数分析,统计归纳了主震结束时单层球面网壳最大节点位移、塑性发展程度和损伤程度等对结构抵抗余震能力的规律,并将主震结束时的1P杆件比例和损伤因子定义为衡量结构抵抗余震能力的指标,所得出的结论可为实际工程的抗震设计提供参考。     

基于改进响应面法的公路简支梁桥地震易损性分析

针对典型公路简支梁桥提出了一种基于改进响应面方法的易损性模型建构流程。在充分考虑结构和材料等桥梁参数不确定性基础上,基于Plackett-Burman设计方法生成一系列试验样本。采用OpenSees软件进行非线性动力时程分析,比较输入参数对地震响应的贡献,筛选出影响桥梁地震响应的显著性参数;进一步针对显著性参数进行中心复合设计并设计出一系列桥梁样本,基于非线性时程分析结果,建立桥梁各构件在不同的地震动强度下的响应面模型,并采用蒙特卡罗抽样方法计算得到桥梁构件的易损性曲线。假定简支梁桥系统为串联系统,计算生成全桥的易损性曲线。针对相同的桥梁样本,以非线性增量动力分析法生成的易损性曲线为基准,对传统响应面法与改进响应面法计算得到的易损性结果进行比较。结果表明：改进的响应面方程可以高效地替代复杂的非线性时程分析,提高了地震易损性分析的计算效率;构建的易损性曲线能够在较大的地震动强度范围内确定桥梁的损伤构件,帮助桥梁管理部门制定相应的震后加固优先级决策,具有一定的工程应用价值。     

基于概率性地震需求模型的桥梁易损性分析

采用概率性地震需求分析方法,建立了汶川地区典型简支梁桥的分析型地震易损性模型。基于汶川地震桥梁震后调查资料,评估了桥梁结构参数的不确定性,抽样并生成一系列桥梁的有限元模型样本。利用汶川地震实测地震波对所建立的桥梁有限元模型进行非线性动力时程分析,并记录每一组分析中桥梁构件的地震峰值响应,通过回归分析建立地震动强度和桥梁构件地震需求之间的关系。在确定桥梁不同损伤状态对应的构件极限状态后,基于对数正态分布假设生成不同损伤状态对应的地震易损性曲线,最后基于可靠度理论计算得到桥梁系统易损性的上下确界。生成的地震易损性曲线可以进一步用于地震风险评估和震后加固优先级决策。     

主余震序列作用下钢筋混凝土框架结构的易损性分析及安全评估

余震将给主震损伤结构造成“二次损伤”,威胁结构的地震安全。鉴于此,该文基于传统地震易损性理论,分别采用真实主余震序列和人工构造主余震序列作为地震输入,选择一栋按我国规范设计的5层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,对主余震序列作用下的结构易损性进行研究。基于结构在主余震序列作用下的易损性结果,分别计算结构在不同危险性水平的主余震序列作用下的极限状态失效概率、破坏状态失效概率和易损性指数,评估结构在主余震序列作用下的地震安全。分析结果表明：主余震序列作用下的结构易损性要高于主震单独作用下的结构易损性。人工构造主余震序列要比真实主余震序列对结构造成更大的易损性。在真实和人工主余震序列中,基于重复法构造的人工主余震序列对结构的潜在破坏能力最强,而基于衰减法构造的人工主余震序列与真实主余震序列对结构的潜在破坏能力较为接近。     

余震地区桥梁施工过程易损性分析

震后灾区重建工作中,桥梁等关键基础设施应迅速修复或重建,以满足灾区交通需求。施工过程中,桥梁整体结构体系尚未形成,且短期内余震频发,将严重威胁着结构安全。通过余震序列早期阶段的统计结果,回归出余震发生概率模型,基于概率的地震危险性分析理论(PSHA),提出了桥梁施工过程中易损性指标与考虑施工过程的易损性模型。以汶川地震为例,对一座山区高墩施工整个过程的易损性展开分析,结果表明:余震地区桥梁施工易产生开裂损伤破坏,影响结构耐久性,有必要对强震过后灾区桥梁施工阶段的地震损害风险做专门的评估。     

桥梁系统地震多维易损性分析

综合考虑地震地面运动以及性能极限状态的不确定性,提出了基于多地震需求参数分析的桥梁系统易损性评估方法,将易损性概念从一维扩展到多维。该方法首次提出服从多元对数正态分布的概率地震需求模型探讨桥梁体系各构件响应相关性,同时考虑各构件性能极限状态的相关性建立多维性能极限状态方程,确定结构失效域,通过MonteCarlo模拟计算系统多维地震易损性。以某一钢筋混凝土多跨连续梁高速公路桥为算例,通过非线性动力分析法获得最大响应样本,利用最大似然估计求得概率地震需求模型未知参数,计算体系多维易损性,并与构件易损性相比较。结果表明：桥梁体系多维易损性较构件易损性偏大,可避免用单一构件易损性代替系统易损性产生的非保守估计,预测结果更利于工程安全,为桥梁修复加固和交通系统可靠性分析提供理论依据。     

基于性能的中小跨径装配式梁桥地震易损性分析

标准跨径装配式梁桥由于造价低廉,便于设计和施工,在中国公路路网中广泛使用,成为公路网应用最多的桥型结构。虽然使用广泛,但是针对具有这种设计特点桥梁的地震易损性的研究还比较少。本文以典型的多跨梁桥为例,以使用功能作为设防目标定义了桥梁的5种性能水平,提出了详细的桥墩损伤指标界定值作为桥墩4种损伤极限状态界定准则。在此基础上,明确提出了这类桥梁的地震易损性分析方法,考虑了结构本身主要材料的不确定性和地震动输入的不确定性,得到了结构的地震易损性曲线。根据易损性分析结果,探讨了桥梁失效模式和损伤概率,为公路路网抗震能力分析和应急预案的制定提供了理论依据。     

汶川地震公路桥梁易损性研究

研究发现汶川地震Ⅵ度区和Ⅶ度区内公路桥梁震害调查数据相对于更高烈度区的调查情况不够全面详实,特别是完好桥梁的数据偏少,因此,基于这些原始调查数据生成的经验易损性曲线就会和实际的地震易损性有偏差。针对这一问题,利用高烈度区域内桥梁调查数量与烈度区分布面积的比例关系对低烈度区域的桥梁调查数量进行了补充。基于补充后的桥梁震害数据,得到了汶川地震公路桥梁的经验易损性曲线,并分析了桥型和桥梁规模对易损性的影响。     

双层球面网壳的序列地震效应敏感性研究

为了研究双层球面网壳结构响应对于序列地震是否敏感、避免结构在主震后的余震作用下发生倒塌,首先建立了基于通用有限元软件ABAQUS的结构有限元模型,并对太平洋地震工程研究中心(PEER)数据库中的主余震序列地震动数据进行了筛选,共收集到342对主余震序列地震动时程数据;利用全荷载域动力时程分析方法,获得了各序列地震作用下结构的特征响应随加速度幅值的变化规律,归类并定义了网壳结构多重地震效应的四种影响程度;然后,对大量算例的结果进行统计,得到了在主震结束时的网壳特征响应(最大节点位移、屈服杆件比例和结构损伤因子)与结构抵抗余震能力的关系;最终将屈服杆件比例作为衡量双层球面网壳抵抗余震能力的指标,并给出了各跨度双层球面网壳屈服杆件比例的敏感界限值。研究成果可为网壳结构的抗震设计及抗震性能评估提供参考。     

公路斜交梁桥地震易损性模型研究

采用增量动力分析方法建立公路斜交梁桥地震易损性模型并开展易损性简化计算方法研究。依据不同的墩柱形式、支承形式及新旧规范将公路斜交梁桥分成8种桥型,统计桥梁结构参数并采用随机抽样方法确定其相应取值,依此装配生成240个基准桥梁样本,同时进行斜交角度变换建构新的桥梁样本。基于增量动力分析方法对相同斜交角下桥梁样本进行分析并建立易损性模型,重点研究斜交角与易损性参数之间的关系。研究发现：易损性模型中位值大致随斜交角的增加而减小,对数标准差则呈相反趋势。以计算得到的易损性模型参数为样本,拟合提出适用我国斜交梁桥的中位值修正系数公式,同时给出对数标准差的建议值,进一步总结公路斜交梁桥地震易损性简化计算方法,结果可为后续斜交梁桥地震风险评估及加固规范修订提供参考依据。     

基于改进均匀设计响应面的桥梁地震易损性分析

为研究传统均匀设计响应面法中设计变量多重相关性现象和变量相关性条件对地震易损性分析的影响,引入Nataf变换,结合基于样条变换的均匀设计响应面法,提出了一种基于改进均匀设计响应面的桥梁地震易损性分析方法。以一座多跨连续梁桥为例,基于Open Sees建立其动力有限元模型并进行非线性时程分析,考虑了墩柱、板式橡胶支座、铅芯橡胶支座和桥台四类构件的地震损伤,分别在考虑变量相关性前后、采用传统及改进均匀设计响应面法对算例桥梁地震易损性分析进行了比较。研究结果表明,考虑变量相关性后,改进均匀设计响应面法建立的响应面模型能更好地拟合结构功能极限状态函数;桥梁构件及系统在不同损伤状态下的损伤超越概率均有一定程度的降低;忽略变量相关性的影响、采用传统均匀设计响应面法均可能会高估桥梁结构在地震作用下的易损程度。     

主余震序列作用下结构增量损伤比研究

强震过后短时间内发生的余震会对主震损伤结构产生重要影响,目前针对地下结构抗震性能的研究多是基于单次主震作用,对余震作用的认识有待进一步提高。为研究主余震作用下地下结构的性能劣化及增量损伤,以2层3跨地铁车站为原型建立土–地下结构相互作用模型,选取14次真实地震中的85组天然主震记录和对应的主余震序列为输入,对比研究了地下结构的地震响应特征。结果表明：考虑主余震作用时地下结构的地震损伤程度一般要比仅考虑主震作用时严重,但其增量幅度及扩展范围与主余震序列峰值加速度比ξ、地震动特性和主余震“极性”等因素有关;由于地下结构的损伤累计效应,在相近主余震峰值强度作用下(ξ≈1.0),地铁车站在余震时的层间位移反应较主震更大;当主震与余震的峰值加速度相差较大时(ξ≥1.4),余震对结构造成的附加损伤十分有限。

     

考虑多次余震作用的地下结构抗震性能研究EI北大核心CSCD

一次强地震过后通常伴有多次余震发生,结构在历次地震中的损伤累计会降低其面临再一次强震作用时的安全储备。针对地下结构抗震设计与性能提升不考虑多次余震影响的现实情况,以1995年日本阪神地震中的大开地铁站为原型,选取含有多次余震的真实主余震记录,对比研究了多次余震作用、地震单独作用以及仅考虑最大峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)余震与主震构成主余震序列等3种不同工况下的结构地震响应特征。结果表明:余震作用对地下结构造成的地震损伤通常要比仅考虑单次地震激励时严重,余震强度较小时该现象不明显;在多次余震作用下,结构的峰值位移大于或等于相应单独地震的激励结果,但小于各单独地震的累计值;中柱的残余变形随余震次数的增多呈现出一定增大趋势,这将不利于结构的震后修复工作。     

桥梁结构地震易损性研究进展述评EI北大核心CSCD

随着基于性能的地震工程全概率决策框架的提出,要求从概率的角度对桥梁结构的抗震性能进行评估,结合结构地震响应分析和结构损伤分析的地震易损性分析受到广泛关注。为了促进国内桥梁结构地震易损性研究的发展,首先回顾了易损性研究的历史阶段与发展过程,评述了国内外桥梁结构地震易损性的研究现状;在此基础上介绍了地震易损性分析的基本原理和研究方法:分别从经验型、理论型以及经验-理论相结合的角度详细介绍了常用的易损性分析方法和一般过程,指出了当前研究中遇到的问题以及存在的局限性;最后,对桥梁结构地震易损性的应用前景和发展方向进行了展望。总结既有研究成果表明,环境因素、地震动、场地条件以及桥梁自身参数等的不确定性问题,地震动强度参数和结构能力指标的合理选择问题,各主要构件之间的相关性及其对桥梁结构整体抗震性能的贡献问题等都是桥梁结构地震易损性研究领域的重要内容。此外,对于更为复杂的情况,包括液化或特殊场地以及特殊大跨度桥梁等的研究,都将对桥梁抗震工程领域的发展具有重要意义。     

桥梁结构地震易损性研究进展述评

随着基于性能的地震工程全概率决策框架的提出,要求从概率的角度对桥梁结构的抗震性能进行评估,结合结构地震响应分析和结构损伤分析的地震易损性分析受到广泛关注。为了促进国内桥梁结构地震易损性研究的发展,首先回顾了易损性研究的历史阶段与发展过程,评述了国内外桥梁结构地震易损性的研究现状;在此基础上介绍了地震易损性分析的基本原理和研究方法：分别从经验型、理论型以及经验-理论相结合的角度详细介绍了常用的易损性分析方法和一般过程,指出了当前研究中遇到的问题以及存在的局限性;最后,对桥梁结构地震易损性的应用前景和发展方向进行了展望。总结既有研究成果表明,环境因素、地震动、场地条件以及桥梁自身参数等的不确定性问题,地震动强度参数和结构能力指标的合理选择问题,各主要构件之间的相关性及其对桥梁结构整体抗震性能的贡献问题等都是桥梁结构地震易损性研究领域的重要内容。此外,对于更为复杂的情况,包括液化或特殊场地以及特殊大跨度桥梁等的研究,都将对桥梁抗震工程领域的发展具有重要意义。     

钢筋锈蚀与余震对RC框架结构地震损伤与易损性的影响分析

为量化钢筋锈蚀与余震对钢筋混凝土结构抗震性能的影响，选取两栋按我国现行规范设计的中国东南沿海地区钢筋混凝土框架结构为研究对象，考虑未锈蚀和由低到高三种不同锈蚀率(5%、10%和15%)的四种工况，采用真实主余震序列作为输入，选取Park-Ang损伤指数作为结构损伤指标，开展了主余震序列作用下的未锈蚀与锈蚀钢筋混凝土框架结构的地震损伤评估与易损性分析。计算结果表明：锈蚀率的提高加剧了主余震序列作用下的结构累积损伤，其增长率最大可超过50%。由钢筋锈蚀单一因素引起的结构损伤在主余震累积损伤中的占比最高可超过30%。此外，钢筋锈蚀因素会导致结构的主余震易损性曲线发生显著提升。当锈蚀率较大时，钢筋锈蚀对结构易损性的影响与余震对结构易损性的影响相接近。钢筋锈蚀和余震两个因素的耦合作用会使结构的易损性水平发生更为显著的提升。因此，十分有必要在既有钢筋混凝土结构抗主余震性能评估中考虑钢筋锈蚀因素的影响。     

主余震序列作用下层间隔震结构倒塌地震风险分析EI北大核心CSCD

为了定量评估余震对隔震结构造成的损伤,基于地震波的随机性和结构的复杂性,提出一种适用于隔震结构的主余震序列构造方法。利用构造方法挑选的地震波作为激励,采用损伤指数作为结构地震需求参数,谱加速度作为地震动强度参数,对层间隔震结构进行主余震序列作用地震风险分析。研究结果表明,随着余震的作用和地震发生超越概率的降低,结构损伤指数会明显增加,与50年超越概率为2%的单独主震作用相比,在50年超越概率为2%的余震发生后,层间隔震结构从处于轻微破坏状态进入中等破坏状态,余震的作用使目标结构的损伤增大23.26%,隔震层的损伤增大33.33%,结构发生倒塌的风险概率增加75%,说明余震的作用会导致结构损伤加剧,发生倒塌的可能性增加。     

近断层高架连续梁桥地震易损性与振动台试验研究

与远场地震动相比,近断层地震动长周期成分丰富、存在速度大脉冲效应,对柔性结构桥梁具有更高的震损能力。高架连续梁桥是一种常见的桥梁结构型式,距离断层较近时在地震中可能会发生更为严重的破坏。以一座典型四跨高架连续梁桥为例,对比了远场地震动和含速度脉冲近断层记录输入下的地震易损性规律,并通过缩尺模型振动台试验得到了典型近断层地震动输入下的动力响应。结果表明：与远场或设计地震动相比,含速度脉冲的近断层地震动输入下高架连续梁桥的地震易损性更高,在分析桥梁系统易损性时应综合考虑桥墩和支座的损伤指标,振动台试验结果验证了典型近断层地震动输入下高架连续梁桥动力响应更大。     

多点地震激励下大跨连续钢构桥易损性分析

针对地震动存在行波效应、场地效应、不相干效应等因素,分析大跨连续钢构桥在一致地震激励输入响应时结构内力和变形会被偏估问题,考虑结构及地震动不确定性,采用蒙特卡罗方法建立一致激励与多点激励两种工况下大跨连续钢构桥-地震动系统随机样本。以桥墩位移延性比表示桥梁破坏状态阶段,对桥梁易损性进行分析,给出大跨连续钢构桥结构的易损性曲线,得到同样程度破坏的多点地震激励与一致地震激励下加速度峰值关系。