基于增量动力分析法的公路隧道地震易损性分析

为合理评估隧道结构在地震作用下的抗震性能，首先阐述了隧道结构地震易损性基本理论和增量动力分析法的计算方法，运用有限元软件建立了某公路隧道的数值计算模型，采用损伤指数确定了隧道结构的损伤指标，通过输入相应地震波，并利用增量动力分析法对隧道结构进行了动力时程分析，以此得到了隧道结构在不同衬砌厚度下的地震易损性曲线。研究结果表明：当衬砌厚度一定时，随着地面峰值加速度PGA的增加，隧道结构的失效概率不断增加，整体呈现先快后缓的增加趋势；在衬砌厚度与PGA相同的情况下，隧道结构的失效概率随损伤程度的减小而增大；在相同损伤状态下，衬砌厚度越大，隧道结构的失效概率越小；利用增量动力分析法得到隧道结构的地震易损性曲线，可以充分考虑地震作用的随机性和不确定性，并能全面反映隧道结构在不同损伤状态下的损伤概率，是一种十分有效的评估隧道抗震性能的方法。     

椒江特大桥长联连续梁地震响应分析

杭绍台铁路椒江特大桥为四线高速铁路,位于低烈度地震区,根据该桥的重要程度以及地震破坏后桥梁结构修复的难易程度确定抗震性能目标。分别采用反应谱法、规范法、非线性时程法分析多遇地震、设计地震、罕遇地震作用下的桥梁结构地震响应。分析表明在多遇地震作用下桥梁结构处于弹性工作阶段,地震后不损坏;在设计地震作用下桥梁支座符合规范要求;在罕遇地震作用下桥梁结构处于弹塑性工作阶段,墩底塑性铰进入开裂状态,但不会出现整体倒塌。验证了低烈度地震区长联连续梁不采取减隔震措施可以符合抗震性能目标,给出了类似工程抗震性能设计的建议。     

地震动入射角对空心薄壁高墩桥梁地震易损性的影响

为了充分评估空心薄壁高墩大跨桥梁结构的抗震性能, 以中国西部某四跨高墩刚构-连续组合体系桥梁作为研究对象, 基于三维地震易损性分析方法, 计入竖向地震动的影响, 结合现行桥梁抗震设计规范, 采用增量动力分析方法讨论了水平地震动入射角对桥梁构件地震易损性的影响; 依据一阶可靠度理论分析了地震动入射角对桥梁结构系统易损性的影响规律。研究结果表明: 2#、3#刚构桥墩的弯曲和剪切易损性云图与1#、4#悬臂墩的弯曲和剪切易损性云图差异明显, 桥墩弯曲和剪切的地震易损性不仅与地震动入射角有关, 还与桥墩结构形式有关; 支座在轻微损伤、中度损伤、重度损伤及完全损伤状态下的损伤概率分布相似, 地面峰值加速度为0.4g时, 最大损伤概率的地震动入射角为0°和180°, 当地面峰值加速度大于0.6g时, 轻微损伤和中度损伤的最不利入射角为0~180°, 支座变形的最不利地震动输入方向主要为纵桥向和横桥向。由此可见, 各关键构件的不同损伤指标下的损伤概率随地震强度、方向变化的规律各不相同; 不同损伤指标下系统及各构件的最不利地震动入射角及其区间数量和范围也各不相同; 仅讨论纵桥向或横桥向构件地震易损性不能合理评估桥梁结构的实际抗震需求, 采用三维地震易损性分析方法能准确定位最不利地震动入射角, 实现高墩大跨桥梁结构抗震性能的准确评估。      

基于可靠度的桥梁构件三维地震易损性分析

为了评估桥梁结构近场抗震性能,建立了桥梁构件的三维地震易损性分析流程. 基于工程结构可靠度理论,用构件三维失效曲面表征墩柱、支座构件的损伤状态,将包含多个单一损伤指标的损伤状态方程作为三维地震易损性分析的损伤指标;其次在既有墩柱弯曲和剪切失效曲面研究的基础上,构建了墩柱弯曲和剪切破坏的损伤状态方程;并基于支座地震损伤的相对变形,建立了支座损伤状态的方程. 在此基础上,构建了墩柱和支座三维地震损伤状态的判别准则,并对不同损伤状态进行了量化. 结合各国桥梁抗震设计规范和工程结构可靠度理论,最后实现了三维地震易损性的计算分析. 通过一维地震易损性的简化验证,表明所提方法可用于桥梁结构的地震易损性分析中,并且所得结果与PSDA （probabilistic seismic demand analysis）法的最大概率偏差小于4%.      

基于IDA方法的大跨斜拉桥桥塔地震易损性分析

介绍了桥梁结构抗震分析IDA方法的应用流程,针对大跨斜拉桥桥塔结构的IDA分析方法的参数取值进行了讨论,利用CSiBridge有限元分析软件建立考虑桩土效应的有限元分析模型,选取地震动时程曲线对桥塔结构进行抗震需求分析,以桥塔漂移度作为结构损伤指标,地震加速度作为地震动强度指标,绘制了桥塔结构漂移度的概率分位线,并用超越概率的概念对桥塔地震易损性进行评估,为后续类似工程抗震分析提供参考。     

软土地下建筑物地震易损性分析

提出了软土地下建筑物地震易损性的分析的思路.根据软土结构动力反映理论,建立易损性分析的动力模型,结合场地的地震危险性分析得到的地震设防标准和动力参数以及结构抗震性能参数,进行软土结构动力分析.利用累积损伤模型进行软土地基液化概率分析,根据液化概率判断地基液化破坏等级.采用JC拟静力方法进行结构抗震失稳的动力可靠性分析,根据失效概率判定结构抗震失稳破坏等级.     

行波效应对大跨连续刚构桥易损性影响分析

为了分析地震动的行波效应对山区大跨连续刚构桥易损性的影响,以西南地区某高墩大跨连续刚构桥为研究对象,采用谱兼容的方法选取了20条地震记录对桥梁结构进行了一致激励和多点激励下的增量动力分析,并得到其易损性曲线.研究结果表明:墩高越高,桥墩相对位移越大,最高墩的相对位移为矮墩的1.03~2.81倍,但矮墩发生损伤的概率要大于高墩,在抗震设计中应得到重视;与一致激励相比较,考虑行波效应时,矮墩发生轻微损伤和中等损伤的概率降低,高墩发生轻微损伤和中等损伤的概率增大,但行波效应会同时增加矮墩和高墩发生严重损伤的概率,因此在高墩桥的抗震设计中,特别是在高烈度地区,应考虑行波效应对桥梁结构的影响.     

考虑地震强度空间变异性的地铁系统连通可靠性分析

考虑地震强度的空间变异性，本文提出一种以震后通行能力为目标的地震作用下地铁系统连通可靠性评价方法。首先，根据历史地震资料和地震烈度衰减关系，开展目标区域地震危险性分析，生成具有空间变异性的地震动峰值加速度场；其次，采用图论建模方法构建地铁网络拓扑模型，并将地震动场输入网络；再次，结合结构地震易损性模型计算地铁车站、区间隧道的地震失效概率，并模拟地铁网络的震后状态；最后，引入有效连通的概念建立了3种指标：网络连通可靠度、车站连通可靠度和运营线路故障率，基于Monte Carlo模拟方法从不同角度对地铁系统的抗震连通可靠性进行分析。基于上述流程以北京市城六区地铁系统为例进行抗震连通可靠性分析。结果表明：地震强度的空间变异性对系统连通可靠度的影响显著；在50年超越概率为10%的地震作用下该地铁系统中88%的车站之间能够实现有效连通；运营线路之间相互交错形成闭环能有效提高系统的连通可靠度。     

考虑损伤时变特性的大跨斜拉桥抗震性能研究

目前,大跨斜拉桥的抗震性能设计尚未考虑桥梁服役期内由于疲劳损伤累积对结构力学性能劣化的影响。文章依据连续介质损伤力学,研究了桥梁的疲劳损伤时变特性,基于动力弹塑性时程分析法获得桥梁在不同服役年限遭遇多遇和罕遇地震时的响应,依据其性能对照标准和地震损伤模型,研究桥梁抗震性能的时变特性,并以润扬长江大桥北汊斜拉桥为研究对象,研究了地震作用下考虑损伤时变特性的桥梁抗震性能的变化规律。结果表明:该桥在服役期内由于损伤累积导致了材料力学性能的劣化,结构的抗震性能呈现显著的时变特性。在遭遇多遇地震时,部分构件可能进入塑性,导致结构的地震损伤值可能超出规定限值;在遭遇罕遇地震时,结构的地震损伤不断增大,有发生倒塌的可能。结构在设计时均满足抗震设防目标,但随着性能的逐渐劣化,在一些工况下结构地震损伤值超过了抗震设防目标的损伤指标限值,这对结构的安全服役构成了潜在的威胁,因此对于服役期长且重要的大跨桥梁有必要进行考虑损伤时变特性的桥梁抗震分析,研究成果对类似桥梁的抗震设防具有重要参考意义。     

路网抗震可靠性及震后运输调度路径选择研究

道路交通网络在地震作用下会出现一定程度的结构损坏和功能失效,对震后运输调度路径选择产生了影响.为研究路网的抗震可靠性及震后运输调度的路径选择问题,以路网连通概率作为衡量路网抗震可靠性的指标,将贝叶斯网络理论应用于路网形态特征之中,构建量化路网抗震可靠性的贝叶斯网络模型并求解.将震后运输调度路径选择视作多属性决策问题,综合考虑运输时间、运输距离及路径可靠性这3种属性,构建运输调度路径选择的决策效用函数模型,对模型求解确定震后运输调度的路径选择方案.以宿迁市宿城区部分路网为实例,在设定地震影响下,定量分析路网抗震可靠性,选择震后运输调度路径.     

非规则连续刚构桥地震易损性分析

为探讨非规则桥梁的抗震性能,建立了典型非规则公路桥梁的地震易损性理论模型.考虑桥梁结构参数和地震动的不确定性,抽样生成桥梁地震易损性分析模型样本库.用OpenSees软件对模型样本库进行非线性动力时程分析,以获得结构动力响应.在研究桥墩反弯点时程曲线和桥墩曲率包络线分布特征的基础上确定桥梁构件的损伤指标.采用概率地震需求分析方法获得桥梁各构件易损性曲线,并基于一阶可靠度理论获得桥梁系统的易损性曲线.结果表明:在地震作用下,非规则桥梁支座最容易损伤破坏,桥梁系统的易损性明显高于桥梁构件的易损性;易损性曲线可用于评估非规则桥梁的抗震性能,为震后桥梁损伤识别提供依据.      

桥梁抗震设计方法综述

桥梁抗震设计对于桥梁结构的耐久性具有重要作用.主要介绍了国内现行的桥梁工程抗震设计的一些方法,包括基于强度设计法、基于性能设计法、概率性抗震分析法及虚拟激励法,详细地阐述了各方法的适用条件和优缺点,可为今后的桥梁工程抗震设计提供参考.     

结构动力抗震可靠度理论的研究进展

从状态变量模型、基本变量模型和实用简化模型3个方面,对结构动力抗震可靠度理论的研究进展系统地进行了总结与评述.针对状态变量模型,结合随机振动理论,将随机振动分析方法分为两类:第1类是面向数字特征的方法,主要解决结构的随机反应从基本随机变量空间到状态变量空间的统计矩演化问题;第2类是面向概率密度的方法,主要解决结构的随机反应从基本随机变量空间到状态变量空间的概率密度演化问题.分别评述了两类方法中的代表性方法:等价线性化方法和概率密度演化方法.针对基本变量模型,分别总结了考虑系统参数随机性的结构动力抗震可靠度分析方法,以及将动力可靠度问题转化为静力可靠度问题的理论和方法,对近年来提出的尾部等效线性化方法、子集模拟法、等价极值法等进行了对比分析.针对实用简化模型,总结评述了3种方法:基于随机地震动模拟-确定性时程分析的直接方法、基于一致危险性反应谱和等效非线性体系的简化方法、基于可靠度简化解析表达式与数值模拟的半解析方法.最后,对新近提出的结构整体抗震可靠度理论及其存在的问题进行了归纳分析,并从地震作用的输入模型、主要失效模式的搜索、结构的破坏准则、结构失效模式的多重性、结构的整体极限状态方程等方面给出了研究建议.      

铁路桥梁的地震易损性分析

近年来我国发生的大地震,尤其是5·12汶川地震表明,铁路桥梁作为交通系统中的枢纽结构,在地震中极易受损.多跨连续钢筋混凝土桥是铁路桥梁中常见的结构形式.故采用国家强震动台网中心提供的汶川地震强震波和NGA强震数据库提供的地震波,以位移延性比为破坏指标,应用结构分析软件SAP2000,分别对多跨连续钢筋混凝土铁路桥进行非线性时程分析,并对其结果进行回归,得出以PGA（Peak Ground Acceleration）为自变量,结构超过某一特定损坏状态的概率为因变量的地震易损性曲线;最后分析了该类铁路桥在地震作用下的地震易损性.     

公路桥梁抗震防灾安全性评估分析

针对公路桥梁抗震防灾安全性评估专家系统研究的课题,进行了桥梁地震的变形和强度易损性评估的具体分析与研究。并结合抗震规范的超越概率评价了地震的危害性损害,以利于提高桥梁防震减灾的安全度水平。     

基于失效概率法的桥梁地震风险评估

为了研究地震破坏下高速铁路连续梁桥发生破坏的可能性,根据地震风险性（risk）为地震危险性（hazard）与易损性（fragility）乘积的定义,基于失效概率法,对高速铁路连续梁桥地震风险评估方法进行了分析.通过条带法建立桥梁地震需求模型,基于可靠度函数获得桥梁地震易损性曲线,拟合得到桥梁易损性概率密度函数;根据桥址处地震危险性资料,推导桥址处地震加速度概率密度函数;通过地震加速度概率密度函数与桥梁结构易损性概率密度函数的数值积分,实现桥梁地震风险概率评估.以一座（32+48+32）m高速铁路连续梁桥为例系统演绎了失效概率法桥梁风险评估的实现过程.研究结果表明:当地震危险性资料缺乏或不足时可以通过地震烈度分布函数及其与地震峰值加速度之间的换算关系,推导和完善地震危险性分析资料;对于高速铁路（32+48+32）m连续梁桥100年设计期间内发生轻微损伤的概率为5.16%,发生中等损伤的概率为4.46%,桥梁受到轻微损伤和中等损伤风险概率接近,几乎不可能发生严重损伤和完全破坏.      

随机地震激励下高墩桥梁碰撞可靠度分析

为了研究不同地震动强度作用下高墩桥梁的碰撞可靠度的不同,在频域范围内提出了一种以虚拟激励法为基础的动力可靠度计算方法,依托某高墩大跨度桥梁为工程背景,分析了高墩桥梁在不同地震强度下的碰撞可靠度.选择反应谱的水平加速度作为地震强度衡量指标,且将不同强度指标的反应谱转化为相应的功率谱;利用虚拟激励法求解随机振动方程,得到结构响应的均值与均方差值,再基于Davenport理论获得结构峰值响应的期望和标准差;根据首次超越理论计算梁体碰撞可靠度.研究表明:地震动加速度小于0.22g时,梁体之间不发生碰撞,动力可靠度为1.0;加速度大于0.22g时,梁体碰撞动力可靠度下降明显,即在强震作用下,梁体发生碰撞.      

汶川震区路肩墙抗震能力检算与震害机理分析

在汶川地震路肩墙震害调查基础上,根据设计图纸,按规范对路肩墙进行抗震能力检算和震害机理分析,获得以下结论:由于现行公路规范中有关规定表明地震工况时公路挡土墙稳定性验算不考虑车辆荷载,故按现行公路规范要求设计的挡土墙具有抵抗8度地震的抗震能力;9度地震烈度区路肩墙倾斜变形的原因是挡墙基底应力超过基底容许承载力值;10度地震烈度区路肩墙严重倾斜变形及出现毁坏现象的原因是抗倾覆稳定系数不满足规范要求和挡墙基底应力远远超过基底容许承载力值,碎石土基路肩墙还有抗滑动稳定系数不足的原因;现行公路规范中挡土墙稳定安全系数取值合理,在9度地震烈度区是适用的,并且可以延伸到10度地震烈度区。