大跨度桥梁地震易损性分析的时域显式法

结构地震易损性分析是评估结构抗震能力的有效手段。云图法是常用地震易损性分析方法之一,该方法需要进行数十至数百次非线性时程分析,对于大跨度桥梁结构来说,计算较为耗时。将时域显式降维迭代法与云图法相结合,利用结构动力响应时域显式表达式的降维列式优势,仅针对非线性单元自由度进行迭代计算,高效完成数百次大规模结构非线性时程分析,从而提出一种高效的大跨度桥梁地震易损性分析方法。以大跨度悬索桥为工程实例,采用本文方法获得了4种损伤状态下的地震易损性曲线。计算结果表明,时域显式降维迭代法与云图法的结合有效地提高了结构地震易损性分析效率,尤其适用于大跨度桥梁等大型复杂结构的地震易损性评估。     

基于云图-条带法的概率地震需求分析与地震易损性分析

提出一种概率地震需求分析的云图-条带法。该方法通过引入经验地震易损性分析中的数据处理方法,解决传统云图法无法处理海量非线性时程分析结果的局限。为说明该文提出方法,选取100条地震动作为输入,针对23个钢筋混凝土框架结构进行了云图法分析。基于所有结构的云图结果,采用云图-条带法建立了群体结构的概率地震需求模型,并计算得到了群体结构的地震易损性。研究表明:云图-条带法可以有效地处理海量非线性时程分析结果,建立较为合理的概率地震需求模型。在输入地震动的强度范围内,群体结构整体发生严重破坏和完全破坏的概率很低,而主要以发生轻微破坏和中等破坏为主。     

基于高斯过程回归的桥梁多变量地震易损性分析EI北大核心CSCD

建立了一种基于高斯过程回归的多变量地震易损性分析方法,可以将易损性表达为由地震动强度指标和结构参数组成的矢量输入的多元函数,并以此为基础发展了均值易损性曲线与包络易损性曲线,能够定量分析所有不确定参数对易损性的影响。以一座三跨钢筋混凝土连续箱梁桥为例进行了分析与验证,结果表明:所提出的方法能够以数百次的动力分析达到与蒙特卡罗法(数十万次动力分析)相一致的精度;并识别了不同的地震强度指标对易损性的影响,发现任何单一的参数均会造成易损性的不精确(离散)呈现;对于该算例,结果显示平均谱加速度是一个用来生成最小离散度的均值与包络易损性曲线的最优指标。     

基于多个响应量的拱坝地震易损性分析

以白鹤滩拱坝为研究对象,选取成组强震记录,同时考虑地震动和材料的不确定性,采用增量法对白鹤滩拱坝进行了地震易损性分析。统计连续调幅地震动作用下拱坝损伤破坏过程,直观的划分了拱坝地震破坏等级,确定了拱冠位移、横缝开度和损伤体积比这三个响应量在各破坏等级间的界限值,从而可通过这三个响应量定量描述拱坝的破坏等级。通过拟合增量动力分析结果,分别建立了三个响应量的概率地震需求模型,进而求得地震易损性曲线,并综合比较了不同破坏等级下基于三个响应量的易损性曲线,全面反映了拱坝易损性。利用易损性曲线可以预测不同强度地震作用下拱坝达到各级破坏的概率,为基于性能的拱坝抗震安全评价提供了理论依据。     

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。     

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。     

钢筋混凝土柱基于易损性曲线的地震损伤评估

为评估地震作用下结构构件的损伤程度,建立基于竖向剩余承载力的损伤指标,提出钢筋混凝土柱基于易损性曲线的地震损伤评估方法。该方法对钢筋混凝土柱采用精细化分析模型,避免单自由度体系假设,通过增量动力分析获得对数正态分布形式的易损性曲线,进行地震损伤程度评估。研究表明:所提出的地震损伤评估方法,计算简单,能有效评估钢筋混凝土柱在不同地震动强度指标下的损伤程度,为震后钢筋混凝土结构的安全评估和修复加固提供了理论依据。     

钢筋混凝土柱的易损性函数研究

基于文献调研，建立了满足我国现行设计规范的钢筋混凝土(RC)框架柱的拟静力试验数据库。将RC柱的损伤状态分为六级，并给出了相应修复方法。基于FEMA P-58方法，以位移角为工程需求参数，建立了RC柱在各损伤状态下所对应的易损性函数。通过与FEMA P-58的易损性函数对比，对所建立的易损性函数的质量进行了评定，并讨论了抗震设防等级和轴压比对易损性函数的影响。结果表明：该文所建立的易损性函数整体处于高质量水准。各极限状态下易损性函数中位值范围为0.764%～4.52%，对数标准差范围为0.339～0.425。三、四级框架柱与一级框架柱在各极限状态的易损性曲线的超越概率之差分别高达11.79%和15.39%。一级、二级及三、四级框架柱在高轴压比工况和低轴压比工况下各极限状态的易损性曲线的超越概率之差分别高达到42.61%、37.11%和43.37%。该文研究结果可辅助我国混凝土建筑结构的地震灾害损失评估及韧性分析。     

考虑桩径效应的桥梁结构地震风险分析

桩-土-结构相互作用是桥梁结构地震反应分析的重要问题,其中桩径效应不应忽略。以一座三跨连续梁桥为例,研究桩径效应对桥梁地震风险的影响。具体建立三种有限元模型:模型一是同时考虑桩-土-结构相互作用和桩径效应;模型二是考虑桩-土-结构相互作用,但没有考虑桩径效应;模型三是墩底固结的简化模型。通过增量动力分析方法计算桥梁结构的地震易损性曲线和地震风险曲线,对三种模型的计算结果进行对比分析。结果表明,同时考虑桩-土-结构相互作用和桩径效应的模型对应地震易损性与地震风险最高;墩底固结的模型对应地震易损性和地震风险最低。     

基于随机IDA的结构量化指标限值求解方法

该文基于数值模拟以5层、8层和12层钢筋混凝土框架结构为研究对象,对各结构进行了20条地震动作用下的随机增量动力分析,采用基于性能的抗震设计理论,提出了一种确定结构屈服和倒塌水平能力限值的方法。基于该方法,得到了各结构模型屈服和倒塌破坏水平的地震易损性曲线。分析结果表明,结构的屈服和倒塌能力限值可以由相应易损性曲线上95%置信水平下的具有5%屈服和倒塌概率时的限值求出;通过对比各结构屈服和倒塌的易损性曲线,揭示出结构层数的变化对易损性曲线的影响。     

钢筋混凝土柱冻融损伤模型研究

为研究冻融后钢筋混凝土柱在地震作用下的响应,根据冻融损伤在构件截面分布的不均匀性,基于纤维截面分析方法,提出可考虑该分布的混凝土强度退化模型,以及等效冻融循环次数的计算方法。根据8榀考虑冻融影响的钢筋混凝土柱拟静力加载试验数据,对该文提出的模型进行了验证,同时与既有考虑冻融的混凝土模型进行了对比分析。结果表明:与未考虑冻融损伤分布的既有模型相比,该文模型的计算承载力较小,与试验数据吻合更好,即能够更准确地模拟不同程度冻融损伤后钢筋混凝土柱的地震反应。     

A new non-parametric control chart for monitoring general linear profiles based on log-linear modelling

Profile monitoring has received much attention from the applications in statistical process control. It is a method for monitoring the stability of a functional relationship between a response variable and one or more explanatory variables over the time axis. General linear profiles monitoring is very important since the linear relationship between a response variable and explanatory variables is easy to characterize besides it is simple and flexible. In addition, most of general linear profiles monitoring techniques assume normality of random error variables. However, the normality of random error variables is not satisfied in certain applications. This causes the existing monitoring methods for general linear profiles both inadequate and inefficient. Based on the log-linear modelling, in this paper, we develop a non-parametric control chart for Phase II monitoring of general linear profiles where normality of random error variables is not assumed. The proposed charting method applies the CUSUM (cumulative sum) to the Pearson chi-square test for the Wilcoxon-type rank-based estimators of coefficient parameters and an estimator of random error variance. Effectiveness of the developed control chart is assessed and compared with that of two existing control charts based on the criterion of ARL (average run length). An industrial production process example is also applied to illustrate how the proposed control chart can be used in practice.     

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。     

设计的蝴蝶效应：当生活方式成为设计对象

目的提出生活方式从设计语境成为设计对象的学术观点;解析生活方式作为设计对象的本体属性;围绕生活方式作为设计对象的学术观点,探索相应的设计方法。方法通过文献综述寻找生活方式作为设计对象的理论依据;运用叙事探究、哲学抽象和案例分析的方法,解析生活方式本体属性,建构相应的设计方法。结论行为(Behavior)、环境(Environment)、价值观(Value)是生活方式作为设计对象的三个基本要素:行为是其中较为显性的维度,包括行为内容和行为习惯;环境既包括物理环境,也包括社会和制度环境;价值观一方面是行为决策和环境认知的内因,另一方面其自身也随着经历的成长发生着改变。体验(Experience)作为生活的整体表现或感受,渗透在生活的方方面面,共同构成了生活方式作为设计对象的BEV-E要素模型。生活方式的形成是一个在经历中不断反思、构想和行动的过程,生活方式设计IDR方法,即Initiating(启动)、Developing(养成)和Recognizing(确认),倡导关注过程中由于不确定因素带来的不可预期后果,通过设计引导、环境支持和个体主导的方式,构想和引导向健康生活方式的转型,产生良性蝴蝶效应。     

套筒灌浆连接受力失效机理与有限元仿真验证EI北大核心CSCD

针对套筒灌浆连接的传力机理尚未完全明确,从理论上分析了受拉时接头的荷载传递路径与方式,提出了基于拟合系数、组合系数、整体系数的套筒灌浆连接受拉承载力计算方法与失效模式识别依据。进一步通过收集国内外试验数据的拟合分析,明确了单调递增受拉、反复拉压作用下拟合系数的取值分别为0.203、0.158。结合高温后套筒灌浆连接反复拉压作用下试验数据的分析结果,建议组合系数、整体系数均取1.2(400℃高温作用后,后者取1.0)。最后,开展高温后套筒灌浆连接反复拉压作用有限元仿真,明确了套筒灌浆连接失效模式转变、承载力明显下降的临界温度分别为400℃、800℃。此外,还发现新建的套筒灌浆连接承载力计算方法的结果与模拟值最大偏差不超过8.2%,表明二者均能较好地反映高温后套筒灌浆连接承载力演变规律,为套筒灌浆连接设计方法的形成提供了理论依据。     

一种新的振动信号分形无标度区间识别方法

为了提高振动信号关联维数计算的准确程度, 提出了一种识别分形无标度区间的新方法。该方法首先采用圆拟合、求切线斜率的方法求出相关积分双对数曲线上各点的斜率,得到斜率变化曲线;其次基于斜率变化曲线不同区间内的相关系数进行线性度判断及显著性检验,保留其中线性度较好、相关程度较高的区域;最后选择其中方差最小的区间作为该振动信号的分形无标度区间。整个识别过程中无需任何人工干预,可以交由计算机自动完成,从而避免了主观因素对分形无标度区间识别以及关联维数计算结果的影响。应用该方法对Lorenz吸引子及实测振动信号进行了关联维数值的计算, 计算结果验证了该方法的准确性和有效性。     

轮胎横向花纹沟噪声影响因素的剖析

运用Abaqus对具有横向花纹沟的轮胎滚动进行有限元分析,提取不同速度、气压、载荷、摩擦系数条件下的轮胎花纹沟表面在轮胎接地过程中位移-时间的变形曲线。为分析横向花纹沟的泵吸噪声,建立单个横向花纹沟及其周围的空气域有限元模型,在沟表面加载位移-时间变形曲线,利用FSI方法分析速度、气压、载荷、摩擦系数等使用因素对横向花纹沟泵吸噪声的影响。结果表明：泵吸噪声随着速度和载荷的增大而增大;气压变化均会使泵吸噪声增大;而摩擦系数对泵吸噪声影响不明显。验证FSI方法分析轮胎泵吸噪声是可行的,对后续低噪声轮胎使用和花纹设计具有一定的指导作用。     

含格构化体系柱RC框架的鲁棒性分析

为了对含格构化体系柱RC框架进行鲁棒性研究,该文提出了一种基于抗力利用率的构件易损性系数量化方法,并改进了结构鲁棒性系数的计算。分析比较了4个含不同格构化体系柱RC框架的构件重要性系数、构件易损性系数以及结构鲁棒性系数。分析结果表明:支撑能够降低框架的构件重要性系数和易损性系数,从而提高结构的鲁棒性,且鲁棒性系数受支撑强度的影响,当支撑为易损构件时,支撑越强,结构鲁棒性越大。最后提出了3种提高结构鲁棒性的有效方法:减小结构中构件的重要性系数、减小构件易损性系数以及降低结构重要构件和易损构件的重合率。分析表明在体系柱中加支撑是提高含格构化体系柱RC框架鲁棒性的有效途径。     

Technical attribute prioritisation in QFD based on cloud model and grey relational analysis

Promptly development of new products can be achieved through quality function deployment (QFD) process, which is critical to companies’ survival. Since the multi-criteria decision-making problem involved in QFD, a novel method integrating cloud model and grey relational analysis is put forward in this paper. Taking into account the subjectivity and ambiguity in linguistic evaluations, some scholars utilise fuzzy theory, rough theory, interval-valued fuzzy-rough sets and MCDM methods to improve traditional QFD. However, much priori information requirements, inability to handle subjectivity and randomness, and lack of mechanism to overcome small sample size problem are some inevitable drawbacks in these methods. To solve these deficiencies, a hybrid methodology is proposed in this paper, integrating the fortes of cloud model in processing ambiguity and randomness, and the merits of grey relational analysis in overcoming small sample size error as well as revealing the inner correlations. The comparative analysis of different approaches as well as the sensitivity analysis of criteria weights is implemented to prove the stability of the novel method. The results obtained in this paper shows that the proposed method can be a practical tool for improving the efficiency and accuracy of traditional QFD in reality management.     

框架结构群体震害易损性快速评估研究

钢筋混凝土框架结构作为城镇中使用最广泛的建筑之一,在汶川地震中不同使用用途框架表现的抗震能力差异较大,因此建议在地震震害评估中,应将结构按结构型式和使用用途进行分类。在此分类基础上,研究出一种简便实用的地震群体易损性分析方法,不需要了解结构详细力学参数,影响结构抗震能力的主要因素参数从房屋普查资料中即可获得,将模糊相似理论引入到群体易损性分析中,并与能力谱方法相结合应用于框架结构中,可在震后第一时间快速评估出不同使用用途的框架群体的震害情况,分析结果满足精度要求。最后,以某地区工业类框架结构为例,得到了该类框架结构的易损性矩阵,验证了方法的实用性和准确性。