液化场地桩柱式基础桥梁结构地震反应的敏感性分析

地震反应的有效估计是液化场地桥梁结构设计、加固改造的必要环节,但通过数值模拟手段获得的结果易受模型参数变化的影响。为探究影响液化场地桥梁结构地震反应的控制性参数,该文首先建立了某离心机试验的场地-结构整体有限元模型,通过数值分析与试验结果的对比验证了数值方法的可靠性;然后,建立了上覆粘土层-松砂层-密砂层的典型倾斜液化场地-桩柱式桥梁结构有限元模型,采用龙卷风图和一次二阶矩方法,以场地和结构的主要物理性质为分析参数,进行场地、结构地震反应的敏感性分析。结果表明:场地、结构的地震反应与各分析参数大体上呈线性或低非线性的变化关系;在所研究的参数中,液化松砂层的内摩擦角、土层倾角和地震峰值加速度为控制性参数,而密砂层各参数和钢筋、混凝土强度参数的敏感性均很低。研究结果可对液化场地桥梁结构地震反应的准确估算,振动台、离心机模型试验的工况优化提供科学参考。     

基于概率的高层建筑地震需求模型与风险评估EI北大核心CSCD

提出了基于贝叶斯理论的地震风险评估方法,综合考虑了地震危险性模型、输入地震动记录、结构参数和需求模型的不确定性,并以云南大理地区1970年-2017年间的地震数据为研究基础进行了详细讨论。在传统基于概率地震危险性分析方法的基础上,提出了基于贝叶斯理论的地震危险性分析方法,通过贝叶斯更新准则,确定了地震概率模型中未知参数的后验概率分布;通过贝叶斯理论建立了基于概率的地震需求模型,并在易损性中考虑了需求模型认知不确定性的影响;以42层钢框架-RC核心筒建筑为例,开展了地震作用下的风险评估。研究表明:基于贝叶斯理论的地震危险性分析方法,能够获得更为合理的危险性模型;忽略需求模型中参数不确定性的影响,将错误估计结构的地震易损性;不同加载工况将对高层建筑的地震风险产生显著影响。提出的概率风险评估方法,提供了可以考虑固有不确定性和认知不确定性的有效途径,有助于推动高性能结构地震韧性评价和设计理论的发展。     

钢筋混凝土深受弯构件受剪承载力概率模型研究

贝叶斯理论具有充分利用模型信息和数据信息且考虑先验分布等优点,已被广泛应用于各个领域。通过贝叶斯多元线性参数估计方法,建立基于影响参数的钢筋混凝土深受弯构件贝叶斯概率抗剪模型。基于该模型和271组钢筋混凝土深受弯构件试验结果,完成了模型参数计算及基于贝叶斯理论的受剪承载力计算,同时,利用贝叶斯参数剔除法对抗剪模型进行简化,并与我国混凝土结构设计规范(GB50010-2010)、ACI318-08、CSA和EC2等现有规范计算结果进行了对比分析。研究表明:利用贝叶斯方法建立的基于影响参数的深受弯构件抗剪模型计算结果与试验吻合良好,采用贝叶斯动态更新后结果较规范值更接近试验值,简化后模型能较为合理的进行深受弯构件受剪承载力计算。     

可液化场地中复杂异跨地铁地下车站结构的地震反应分析

地基液化是导致地铁地下车站结构在地震中发生严重破坏的重要威胁之一,然而目前对可液化场地中地铁地下车站结构地震反应的研究较少,尤其是针对大型复杂异跨地铁地下车站结构地震反应的研究更是少见。通过引入砂土液化大变形本构模型,采用有限元网格自适应调整技术克服土体网格大变形的畸变问题,建立了可液化场地土一复杂异跨地铁车站结构静动耦合非线性相互作用的有限元数值模型,分析了该相互作用体系的场地液化分布特征、异跨车站结构上浮特征、周围场地位移沉降及矢量特征、结构侧向变形和地震损伤破坏特征等,初步揭示了该相互作用体系的地震反应规律及液化地基中大型异跨地下结构的地震破坏特征,研究成果可为提高可液化场地中异跨地铁车站结构地震反应的认识及完善其抗震设计方法提供合理的参考。     

深厚覆盖层液化对场地卓越周期及土石坝地震响应影响研究

针对软弱夹层受震液化对深厚覆盖层场地振动特性的改变以及其上高土石坝的地震响应影响开展研究.将含有软弱夹层的深厚覆盖层场地简化为三质点体系,推导了软弱夹层液化后的场地卓越周期计算公式,进而分析了液化层特征量对场地卓越周期及场地反应谱的影响规律;应用剪切楔法研究了软弱夹层液化对深厚覆盖层上土石坝坝顶加速度放大系数的影响规律...     

多年冻土场地桩基桥梁地震响应不确定性量化分析EI北大核心CSCD

该研究采用多年冻土场地桩基桥梁数值模型和高斯过程替代模型进行多年冻土场地桩基桥梁地震响应不确定性量化分析。首先,利用试验设计方法构建多年冻土场地桩基桥梁高斯过程替代模型的训练样本,生成结构体系输入参数的最大数量采样点;针对采样点,利用建立的桩基桥梁有限元数值模型进行非线性地震响应分析,使用高斯过程替代模型模拟多年冻土场地桩基桥梁输入和输出关系,进而执行桩基桥梁的不确定性量化。基于统计变量和变异参数(coefficient of variation, COV)评估多年冻土场地桩基桥梁地震响应的不确定性。研究结果表明:(1)当桥梁结构参数随着变异参数由5%增加为30%时,桥梁结构的时程响应随之而增加,桥梁结构输入参数的变异性对多年冻土场地桩基桥梁的地震响应影响显著;(2)随着桥梁结构体系输入参数变异性增加,相应的地震响应的变异性随之增加,桥梁结构体系输入参数变异性增加直接影响地震响应变异参数的变化。该研究中所述多年冻土场地桩基桥梁地震响应不确定性量化分析可为同类构筑物的模拟提供分析方法和思路。     

基于简化IDA的结构地震损伤评估方法

将等效单自由度（SDOF）体系假设与Pushover分析方法相结合,建议了一种简化的增量动力分析（IDA）方法。给出损伤指数R与结构反应限值和抗震三水准的对应关系。根据结构抗震失效概率公式给出结构地震损伤概率计算方法,进一步得到结构在不同地震强度下的损伤指数期望值R_e,用以评估结构的地震损伤等级。在此基础上建立了基于简化IDA的结构地震损伤评估方法。为了验证所提出的方法,按照不同场地设计了三幢结构模型,选取了典型地震动记录作为结构的水平地震动激励,对结构模型进行了IDA、地震易损性分析和地震损伤评估。通过算例分析表明,基于简化IDA的结构地震损伤评估方法计算量小,易于操作,但得到的结构损伤值较大,抗震评估结果偏于安全。     

墩身惯性力对墩底地震剪力的影响及计算方法EI北大核心CSCD

为探究考虑墩身地震惯性力贡献的墩底剪力简化计算方法,以某铁路简支梁桥为研究对象建立三维有限元模型,在分析了墩身质量对结构动力特性影响基础上,通过非线性时程分析方法研究了不同墩高、场地类型以及地震动峰值加速度(PGA)下墩身惯性力在桥墩地震剪力中的贡献比例,给出墩身惯性力在计算墩底地震剪力时不可忽略的判别条件;并采用模态Pushover分析法对墩底剪力进行简化计算,对结果的准确性加以验证。结果表明:桥墩进入塑性后,墩身惯性力对墩底剪力的贡献比例受场地类别影响小,主要影响因素为墩高,当墩高小于20 m时,可不考虑墩身惯性力作用,而采用能力保护设计理念计算墩底剪力;但当墩高大于20 m后,不应忽略桥墩自身的惯性力贡献,可按所提出的一阶模态Pushover方法简化计算墩底剪力。     

土-隔震结构相互作用体系动力特性参数的简化分析方法

基于集总参数SR(sway-rocking)模型,建立隔震结构考虑土-结构相互作用(SSI)影响的简化分析模型,并经严格推导得到了模型动力特性参数的计算公式,由此可将常规非隔震结构的简化分析方法延伸到隔震结构的相互作用分析。通过算例分析,与复模态分析方法进行了对比。对比结果表明,该文提出的计算公式对绝大多数工程场地都有很好的适用性,但是相比复模态方法该文方法更加简单实用。算例分析同时表明SSI对于高层隔震结构的影响比中低层结构大。该文提出的简化计算方法是隔震结构初步设计评估SSI效应的简便有效的工具,同时为隔震结构考虑SSI效应的基于反应谱理论的设计方法研究奠定基础。     

桥墩抗震性能评估的适用近场地震动强度参数研究

为研究适用于桥墩结构抗震性能评估的近场地震动强度参数,建立了具有不同周期的3个钢筋混凝土墩柱模型,选取大量实际地震记录组成地震记录库,利用增量动力分析和统计推论的方法研究了非弹性位移响应谱值作为近场地震动强度参数在评估桥墩抗震性能时的适用性,研究结果表明,相比弹性位移响应谱值,非弹性位移响应谱值是更适用的近场地震动强度参数,可以用来进行基于概率的桥墩结构抗震需求分析。研究结果具有一定的学术和工程应用价值。     

液化场地钢筋混凝土桥墩残余位移分析

为探究场地液化对钢筋混凝土(ReinforcedConcrete,RC)桥墩残余位移影响机理，首先基于OpenSees有限元计算平台阐述了液化场地-结构有限元数值建模方法，通过与离心机试验结果对比验证了建模方法的可靠性。其次以一座实际工程中的单桩单柱式桥墩为原型，发展了液化场地-RC桥墩建模方法，建立非液化场地-桩-RC桥墩数值模型(模型1)和液化场地-桩-RC桥墩数值模型(模型2)，对两模型输入近断层地震动进行非线性动力时程分析。讨论了模型2场地液化情况，并对模型1与模型2的场地位移、桩身位移、桩身最大屈服曲率延性系数、墩顶残余位移及墩顶残余位移随地震动峰值加速度(PGA)变化情况进行对比。结果表明：地震过程中，模型2场地各深度出现不同程度液化现象；且土体中上部均达完全液化状态，土体水平极限抗力损失最大，对桩身侧向约束严重降低。液化导致场地震后残余位移显著增加，场地对桩身震后约束增强，导致桩顶残余位移增大。另外，由于地震过程中中上部液化土体对桩身侧向约束严重降低导致桩身塑性变形显著增大、桩身最大塑性变形位置明显下移以及桩身塑性变形区扩展，引起桩身更为严重的塑性损伤，进而增大桩顶残余位...     

基于共轭先验分布的深受弯构件受剪承载力概率模型分析

钢筋混凝土深受弯构件由于影响因素多、受力复杂,其计算模型和设计方法未形成统一定论。贝叶斯理论已被应用于钢筋混凝土部分构件承载力的预测和设计中,且合理性、准确性及优越性已得到证明,然其先验分布的选取不同,对计算结果的精度影响不同。采用共轭分布法推导了贝叶斯参数先验分布,利用贝叶斯多元统计理论,建立了基于共轭分布的钢筋混凝土深受弯构件受剪承载力贝叶斯概率模型,通过贝叶斯后验参数剔除法简化概率模型,并结合国内外学者已完成115组钢筋混凝土深受弯构件受剪性能试验结果验证模型。研究表明:基于贝叶斯简化模型得到的深受弯构件受剪承载力与试验结果吻合良好,较各国规范建议设计方法的计算结果更接近试验值。简化模型能较为合理地进行深受弯构件受剪承载力预测及设计。     

饱和砂土地震液化及治理措施

我国是多地震国家,地震灾害严重,地基液化是高地震烈度区影响稳定性重要因素之一。因此,在工程地质场地勘察于设计中,研究饱和土的地震液化成为最为突出的问题。通过总结地震液化的几种震害现象,分析砂类土振动液化的机理,列举工程中对液化土的判定方法,提出相应的防治措施。     

中国核电工程场地设计地震动参数确定相关问题

基于中国核电工程选址和建设的实际工作,探讨了核电工程场地设计地震动参数确定几个环节中的关键问题,包括不同地震危险性分析方法的采用、地震动衰减关系的选取和设计地震动参数的综合取值等。分析了地震动衰减关系不确定性和弥散地震衰减关系等问题处理方式的变迁,比较分析了地震危险性分析确定性方法中构造地震、弥散地震的计算结果和概率方法计算结果的差异及对设计地震动参数确定的控制作用。研究表明:a.综合考虑地震危险性分析的确定性方法和概率方法的计算结果已成为中国核电工程场地地震安全性评价中确定设计地震动参数的基本思路,其中弥散地震是一个需要特殊考虑的问题;b.确定性方法和概率方法计算结果对场地设计地震动参数的控制作用受区域地震活动性强弱的影响;c.在地震活动性较弱的地区,确定性方法特别是弥散地震计算结果基本上控制着场地设计地震动参数的取值,而在地震活动性相对较强的地区,更倾向于由概率方法计算结果控制。     

多维地震下钢筋混凝土双曲线冷却塔结构易损性分析

采用数值模拟方法,对辽宁鞍山某在役钢筋混凝土冷却塔结构的地震易损性进行了评估。应用ABAQUS软件建立了分析模型;根据结构所在的场地条件选择了一系列合理的地震动记录,以考虑地震动的不确定性。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,并将结构的破坏状态划分为五个等级。分别输入单向、水平双向和三向地震作用,结合增量动力时程分析所得结构响应,基于对数正态分布假设,通过回归分析建立结构的概率地震需求模型,最终得到结构的地震易损性曲线;在此基础上对结构的抗倒塌安全储备进行了评估分析。分析结果表明:水平双向地震作用下冷却塔结构的损伤概率比单向地震作用时显著增加,若仅考虑单向地震作用会与实际产生较大偏差;由安全储备分析可知该结构满足"大震不倒"的要求。     

贝叶斯网络在运营隧道结构风险评估中的应用

运营地铁隧道结构风险复杂且影响大,如何高效评估运营地铁隧道结构风险等级,并快速辨识关键致险因素亟待解决。提出了基于模糊多态贝叶斯网络的地铁运营隧道结构风险评估方法。首先阐述了模糊多态贝叶斯网络模型的构建过程,然后根据贝叶斯原理进行地铁运营隧道结构风险因素的概率预测及重要度分析来评估系统风险。最后结合工程实例验证了该方法的适用性,为盾构地铁运营隧道结构的风险预测和防范提供了参考依据。     

考虑地震波随机性及水位影响的高土石坝易损性研究

考虑地震动输入数量及不同水位工况下的流固耦合影响,采用弹塑性模型非线性有限元方法对国内某高土石坝进行动力分析,再通过多样条分析(MSA)法对该坝地震易损性研究。根据场地条件选取40条地震波,并对高土石坝震害等级进行划分,选取坝体相对震陷率作为易损性极限状态指标;采用动力固结有限元程序SWANDYNE II对大坝进行动力计算,再采用MSA法得到地震易损性曲线。通过不同地震波数量的易损性方程参数分析,确定地震波合适的输入数量。通过对不同水位和地震动强度作用下的高土石坝三维易损性曲线发现,在相同地震作用下,随着水位的升高,大坝不同等级相应的破坏概率增大。综合考虑不同水位和地震动输入数量对高土石坝地震易损性的影响,可为高土石坝抗震安全评估提供参考依据。     

浅埋矩形RC结构物地震液化上浮有效应力分析

场地地震液化可导致浅埋结构物上浮和破坏加大.应用基于多重剪切机构塑性模型的有效应力分析方法,以探讨液化场地中浅埋大断面矩形RC结构物的地震液化上浮特征,进而探索结构物与液化土间的动力相互作用机制.研究得出结构物液化上浮位移和侧向位移随着地震强度增强而增大,且场地液化模型的结构物上浮值和侧向位移值明显大于未发生液化模型相应的数值;对场地发生液化的模型,结构物的等效剪切变形小于土体剪切变形,顶底板与土层的相对侧向位移较大,而结构物侧壁与土层的相对垂直位移则较大,不同埋深处结构物与土层间的相对位移差随着场地液化发生而剧增,而对场地未液化模型中各数值则几乎相等且较小.     

基于贝叶斯网络的组合服务信任度评估方法

对组合服务信任度评估问题进行了研究。基于信任的不确定性和模糊性,给出了信任度的离散化表示方法;借助于贝叶斯网络的强大的推理能力,给出了组合服务的贝叶斯网络模型以及组合服务模型到贝叶斯网络的转换规则,利用贝叶斯网络的正向推理机制设计了基于贝叶斯网络模型的组合服务信任度评估方法。通过一个组合服务的买例,说明了组合服务的贝叶斯网络模型及其基于贝叶斯网络的组合服务信任度评估方法的使用方法。该评估方法基于信任的模糊性和不确定性,更符合信任的本质并易于实现。     

基于贝叶斯理论的非线性结构模型修正及其动力可靠度分析EI北大核心CSCD

提出一种基于贝叶斯推理的非线性结构模型修正方法,同时考虑激励的随机性,建立了复合随机振动系统的动力可靠度分析方法。利用实测结构动力响应主分量的瞬时特征参数作为非线性指标构建似然函数,结合拒绝延缓自适应(Delayed Rejection and Adaptive Metropolis,DRAM)算法和高斯过程替代模型实现了非线性结构模型修正及其参数的不确定性量化。根据首次超越破坏准则,利用广义概率密度演化方法,分别对仅考虑激励随机性的确定性模型和同时考虑结构参数与激励不确定性的复合随机振动模型进行动力可靠度分析,并利用蒙特卡洛随机抽样方法验证了计算结果的准确性。研究结果表明:基于振动响应瞬时特征参数的贝叶斯推理方法能够快速、准确地实现结构的非线性模型修正及其参数的不确定性量化。与具有初始设计参数名义值的确定性模型相比,考虑参数不确定性的复合随机模型的动力可靠度总体偏低,因此,在结构安全评估中应考虑非线性模型参数不确定性的影响,使评估结果更加安全、可靠。