基于IDA的隔震连续梁桥地震易损性研究

为研究隔震连续梁桥的地震易损性,提供该类桥梁的抗震设计依据,本文以一座(55+4×90+55)m的连续梁桥为研究对象,采用摩擦摆隔震支座进行隔震改造.选取典型桥墩,利用OpenSees软件分别建立了隔震桥墩和非隔震桥墩的有限元动力分析模型.根据场地类型合理选取了20条人工合成地震波,并采用增量动力分析方法(IDA)得到...     

地震作用下中等跨径RC连续梁桥系统易损性研究

中等跨径混凝土连续梁桥是一种广泛应用的桥梁结构形式,地震作用下该类桥梁的破坏主要体现在桥墩、桥台和支座位置。以一典型多跨连续梁桥为例,考虑材料强度和上部结构容重等不确定性因素的影响,运用拉丁超立方抽样方法建立了10个桥梁样本。根据场地类型从PEER强震数据库中选取100条地震波来模拟地震动的不确定性,并与10个桥梁样本随机组合。对结构进行非线性时程分析后得到结构的响应,并分别定义了各构件的四种极限破坏状态,采用传统可靠度概率方法形成了桥墩、桥台和支座的易损性曲线,并运用联合失效概率方法研究了结构的系统易损性。研究结果表明:该类型桥梁的支座比墩柱、桥台更容易遭受地震破坏,尤其是桥台处活动支座;采用一阶界限法和二阶界限法计算的结构系统失效概率均大于各构件破坏概率,显然用结构系统易损性来评估桥梁抗震性能更为合理。     

非一致氯离子侵蚀下近海桥梁时变地震易损性研究

近海桥梁往往处于氯离子空间分布不均匀的复杂环境,在服役过程中往往会遭受非一致氯离子侵蚀,导致材料及结构性能不断退化,降低桥梁抵御地震的能力。为研究非一致氯离子侵蚀下桥梁地震损伤风险变化规律,文章以氯离子扩散规律及钢筋锈蚀机理为基础,基于Duracrete模型及以往试验结果,确定不同环境参数及锈蚀参数的概率分布类型及统计特征,建立钢筋及混凝土材料退化规律。结合地震易损性分析理论,建立非一致氯离子侵蚀环境下桥梁时变地震易损性评估流程。随后,以一座多跨连续梁桥为例,分析退化桥梁抗震能力变化特征,研究不同构件的地震损伤时变规律。研究结果表明,氯离子侵蚀下的桥墩截面抗弯承载力和曲率延性均表现出明显的退化,并且曲率延性退化程度高于抗弯承载力。非一致氯离子侵蚀会导致桥墩损伤分布发生演变,桥墩易损位置可能从墩顶、墩底转移至低水位处。随着服役时间增加,桥墩损伤概率明显增大,而支座、挡块及桥台的损伤概率略有降低。     

非一致地震激励下方形单仓管廊动力响应分析

单仓管廊作为浅埋式细长结构,其抗震性能对于生命线工程的安全性和城市的稳定有着不可忽视的作用。基于三维有限单元法,建立了土-管廊结构动力非线性相互作用模型,针对常见的预制平口连接、预制企口连接和现浇式连接进行模态分析,得到了其自振频率和变形特征;分析非一致地震激励下三种管廊结构的动力响应,指出管廊廊身应力和位移的分布规律及其破坏部位;重点研究管廊接头(或伸缩缝)的地震响应,通过对比三种接头形式的加速度和应力分布规律,发现管廊接头是管廊抗震设防的关键部位,不仅容易出现应力集中,而且接头两侧的位移差和加速度差响应差异显著。通过数值模拟和对比分析得出了三种管廊的破坏模式和潜在的安全隐患。     

行波激励下连续梁桥地震反应分析

大跨度桥梁各支承距离很大,而地震波传播速度是有限的,所以地震反应分析时应考虑行波效应。文章介绍通过输入不同波速的地震波,对一座12跨连续梁桥进行了行波效应分析。     

大跨网壳结构非一致激励竖向地震响应分析

考虑大跨结构的地震响应随地震动空间变化的特性,研究非一致激励下大跨结构的运动方程,运用虚拟激励法的原理对非一致激励下的大跨网壳结构的地震响应进行分析,在ANSYS软件中将非一致激励考虑为静力计算和谐响应计算。通过对平面直径为80 m的单层球面网壳结构的算例分析,得到了竖向地震作用下网壳结构的地震响应变化规律,并与一致激...     

多维地震动作用下曲线连续桥梁地震易损性研究

基于OpenSees有限元平台建立三类曲线连续梁桥,对算例桥梁进行三向平动地震动作用下的增量动力分析,并采用概率性地震需求分析方法绘制三类曲线连续桥梁关键构件的地震易损性曲线。结果表明在地震作用下,曲率半径小的单弯曲线连续梁桥比曲率半径大的单弯曲线连续梁桥损伤概率稍大;S型曲线连续梁桥相对于单弯曲线连续梁桥在桥墩横桥向损伤概率更大,且在多遇地震地震动加速度峰值(PGA=0.2g)以内,支座损伤概率较大。     

钢-混工字组合连续梁桥地震易损性及其影响参数分析

以一座3×40m钢-混工字组合连续梁桥为依托,通过SAP2000建立不同墩高、不同上部结构荷载及不同上部主梁截面等全桥非线性有限元模型。选取峰值地面加速度(PGA)作为地震动强度参数,以桥墩位移延性比为损伤指标确定了完全破坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好等5种结构破坏状态,分析了不同PGA作用下的桥墩易损性。研究结果表明：对于钢-混工字组合连续梁桥,相同桥墩截面尺寸、同一峰值地面加速度(PGA)下,桥墩高度越高,各个破坏状态的超越概率越小,其破坏风险越小;在合理的上部结构设计前提下,增加上部结构荷载,会降低桥墩的抗震性能;相同的下部结构布置,上部主梁采用钢-混组合结构,其桥墩易损性破坏概率要比同跨径的钢筋混凝土T型梁桥小,抗震性能更优越。建议桥梁抗震设计时重点关注上述因素的影响。     

行波激励下多跨连续梁桥地震反应分析

多跨连续梁桥纵向延伸长度比较长,进行地震反应分析时应考虑地震波有限波速传播所引起的行波效应.以某长江大桥南引桥为例,推导了行波输入时结构的运动方程,并对其进行行波激励下地震反应的数值模拟,将结果与一致激励的结果比较,分析行波效应对于此类桥梁影响的规律性以及影响行波效应的因素.     

大跨斜拉桥非一致激励地震响应研究

以海南某拟建斜拉桥为例,计算了该桥的动力特性,分析了该结构在一致输入地震激励和非一致输入地震激励下的非线性地震响应。计算结果表明:与一致输入地震激励下的结构响应相比,在非一致输入地震激励下桥梁结构最大响应值均有不同程度的增大。考虑纵向行波效应时,结构的纵向位移以及关键部位的内力响应值增大,这些响应值将随着地震波波速的提高而减小,并逐步接近一致输入地震激励下的响应值。     

考虑结构不确定性的地震倒塌易损性分析

传统的地震倒塌易损性分析中通常只考虑地震动不确定性的影响。在结构临近倒塌时,通常处于高度非线性状态,会出现结构不确定性与地震动不确定性的耦合放大现象。针对这一问题,将平均值一次二阶矩方法（MVFOSM）与逐步增量动力分析（IDA）相结合,提出了一种可以考虑结构不确定性的基于MVFOSM的随机IDA方法。以五层三跨钢筋混凝土框架结构为例,采用基于MVFOSM的随机IDA方法对其进行了地震倒塌易损性分析,并利用“龙卷风图”方法对结构抗地震倒塌能力的灵敏度进行了分析。研究表明：结构不确定性的存在使得结构抗地震倒塌能力的对数标准差增加了70%,因此有必要在地震倒塌易损性分析中考虑结构不确定性的影响。     

Seismic fragility analysis of reinforced concrete structures considering reinforcement corrosion

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素，会引起结构的自振周期延长、地震需求变化及抗震能力衰减，使得锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性分析不同于未锈蚀钢筋混凝土结构。以一栋按我国规范设计的RC框架结构为研究对象，分别建立了未锈蚀和锈蚀结构的非线性有限元模型并进行了模型验证。分别采用云图法和条带法计算得到了钢筋混凝土结构在未锈蚀和锈蚀两种工况下的地震易损性曲线和函数参数，对锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析的特殊性及其对地震易损性分析结果的影响进行了分析。分析结果表明：不考虑钢筋锈蚀引起的结构自振周期延长会错误估计锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性水平。采用云图法分析锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性会出现锈蚀结构的极限状态失效概率低于未锈蚀结构的情况。而条带法比云图法可以更好地反映钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构地震易损性的影响。忽略钢筋锈蚀引起的结构抗震能力衰减会低估锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性水平，建议在锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析中采用基于Pushover的极限状态定义方法。     

考虑碰撞效应的相邻框架结构地震易损性分析

针对间距不足和高度不等的相邻钢筋混凝土框架结构,设置考虑碰撞刚度和阻尼非线性的碰撞单元,通过对三维非线性有限元模型的时程分析研究地震碰撞效应,并开展增量动力分析,分别以所有层和碰撞层最大层间位移角为工程需求参数,提出考虑碰撞效应的地震易损性分析方法。以6层和4层、6层和5层、6层和3层相邻钢筋混凝土框架结构为例,对比分析不同周期比下考虑与不考虑碰撞效应的相邻结构地震易损性曲线。结果表明：对于6层和4层相邻结构,考虑碰撞效应后,6层结构所有层的最大层间位移角对应的失效概率略有减小,4层结构的反之,而较低结构的碰撞层及较高结构的碰撞层以上层的最大层间位移角对应的失效概率明显增大,即碰撞效应对结构整体响应影响不明显,而对局部响应影响显著;6层和5层、6层和3层相邻结构地震易损性曲线具有类似规律,且相邻结构自振周期越接近,碰撞对结构地震易损性影响越小。     

锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析

钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要因素,会引起结构的自振周期延长、地震需求变化及抗震能力衰减,使得锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性分析不同于未锈蚀钢筋混凝土结构。以一栋按我国规范设计的RC框架结构为研究对象,分别建立了未锈蚀和锈蚀结构的非线性有限元模型并进行了模型验证。分别采用云图法和条带法计算得到了钢筋混凝土结构在未锈蚀和锈蚀两种工况下的地震易损性曲线和函数参数,对锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析的特殊性及其对地震易损性分析结果的影响进行了分析。分析结果表明：不考虑钢筋锈蚀引起的结构自振周期延长会错误估计锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性水平。采用云图法分析锈蚀钢筋混凝土结构的地震易损性会出现锈蚀结构的极限状态失效概率低于未锈蚀结构的情况。而条带法比云图法可以更好地反映钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构地震易损性的影响。忽略钢筋锈蚀引起的结构抗震能力衰减会低估锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性水平,建议在锈蚀钢筋混凝土结构地震易损性分析中采用基于Pushover的极限状态定义方法。     

变高墩曲线连续梁桥减隔震分析

以一项实际工程为背景,取其中一联变高墩曲线连续梁桥作为研究对象.该桥曲率半径250 m,最大墩高40m.采用SAP2000非线性模态时程分析方法（FNA）,分别分析了原结构、带铅芯橡胶支座的结构、带粘滞阻尼器的结构、两种混合减隔的结构等5种工况.对比了5种工况的分析结果,这些结果包括梁体位移、墩顶位移、墩底反力.分析结果表明,采用布置适当的铅芯橡胶支座加粘滞阻尼器的混合减隔震方法,其减震效果比单纯使用铅芯橡胶支座或是单纯使用粘滞阻尼器更好.     

考虑多维地震作用的高耸钢筋混凝土烟囱结构易损性分析

竖向地震作用对高耸烟囱结构动力响应有不可忽略的影响。选用240m高的某钢筋混凝土烟囱作为研究对象,考虑结构损伤,通过有限元软件ABAQUS,采用复合壳单元建立相应的非线性有限元分析模型。为考虑地震动的不确定性,根据谱相容性原则,选择20条合理地震动记录,进行增量动力分析。输入的地震动分别为一维、二维、三维。分别以材料应变和地面峰值加速度作为结构地震需求参数和地震动强度参数,结合增量动力分析获得的结构地震响应,采用能力需求比模型的曲线拟合法计算易损性曲线。通过钢筋和混凝土的材料应变定义四个损伤状态限值,最终得到在不同维数地震动输入时高耸钢筋混凝土烟囱结构的地震易损性曲线和倒塌概率曲线。研究结果表明,考虑多维地震作用比只考虑一维地震作用时高耸烟囱的结构易损性和倒塌概率增大。     

考虑地形影响和多点激励的大跨高墩桥地震响应分析

提出一种综合考虑行波和地形影响的大跨结构在多点输入下的地震响应分析方法。首先计算P波在多种角度入射下两座山峰以及其间自由场地的时程响应,并以此作为两座山峰之间大跨桥梁的桥台及桥墩基础多支承点处的地震输入,这种地震输入综合了行波和地形的影响。然后基于多点激励下地震响应分析方法,编制有限元分析程序,在此基础上分析了考虑行波和地形综合影响下一座360m4跨高墩连续刚构桥的多点激励地震响应。从分析结果看,考虑地形效应和不考虑地形效应的差别较大,不考虑地形效应可能会较小的估计结构的内力响应。因此,大跨度结构地震响应分析应考虑地形的影响。本文分析结果可供抗震设计参考。     

塔梁固结斜拉桥抗震性能分析

以某采用塔、梁固结的独塔斜拉桥工程实例为背景,建立了该桥的空间有限元模型,并且进行了桥梁的模态分析,在不同地震水平作用下,分别采用纵向+竖向和横向+竖向两种作用组合,分析了主塔的结构抗震性能,为独塔斜拉桥的抗震设计提供参考。     

连续刚构桥的地震反应分析

指出我国是个多地震灾害的国家,桥梁在地震中会遭受巨大的损害,基于大型有限元软件ANSYS,针对一预应力连续刚构桥进行了有限元分析,得出了桥梁的自振特性和桥梁地震时程反应特性的有关结论。