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.     

桥梁地震易损性分析研究概述

论述了国内外桥梁地震易损性分析研究的概况,并对其主要分析方法进行了较为全面的论述和对比,包括经验统计法、规范校核法、Pushover分析方法等,评述了经验和理论易损性曲线的形成,同时指出了目前研究中存在的问题与发展前景。     

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.      

汶川地震近断层附近桥梁震害浅析

"5.12"汶川地震给交通生命线造成了严重破坏,其中处于断层附近的几座桥梁震害严重甚至垮塌,给灾后救援和重建带来巨大影响。结合近断层的场地特征,详细分析了其附近几座桥梁的震害,并为今后的桥梁设计提出以下建议:做好桥址选择工作,尽量避免发震断裂地段;选择合理抗震结构体系,减小双向地震作用;充分考虑竖向地震作用对桥梁结构影响;提高构件延性设计,防止墩柱脆性破坏;合理设计支座和加强挡块连接,以有效防止落梁震害。     

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%.      

汶川地震中小跨径桥梁抗震设防评价

根据汶川地震既有桥梁的抗震设计和震后表现,采用统计分析方法,评价了震区中、小跨径桥梁的实际抗震设防情况。结果表明,桥梁震害与建设年代相关,越早修建的桥梁,震害越重,93%按规范设计的桥梁抗震性能良好,抗震性能表现与桥梁规模密切相关;但桥梁破坏率低并不代表其抗震设计是完全适宜的,梁式桥数量多、中(小)桥数量多是震区桥梁总体抗震表现良好的主要原因之一。     

基于IDA的自锚式悬索桥地震易损性分析

自锚式悬索桥作为一种高次超静定的柔性结构体系,现行规范仅给出抗震设计原则且相关易损性研究较少。以三塔自锚式悬索桥为研究对象,建立结构有限元动力模型,基于PEER强震数据库选取了10条地震动记录,采用增量动力分析(IDA)方法建立了桥墩、支座、桥塔及吊索构件的顺桥向地震易损性曲线,运用一阶可靠度理论建立桥梁系统的易损性曲线。研究结果表明:顺桥向地震波作用下桥墩、支座发生损伤的概率较高,构件损伤概率从易到难依次为支座、P_1、P_5桥墩、吊索、边塔、中塔;在不同损伤指标下结构整体损伤概率明显高于构件损伤概率。     

汶川地震近断层附近桥梁震害浅析

5.12汶川地震给交通生命线造成了严重破坏,其中处于断层附近的几座桥梁震害严重甚至垮塌,给灾后救援和重建带来巨大影响。结合近断层的场地特征,详细分析了其附近几座桥梁的震害,并为今后的桥梁设计提出以下建议:做好桥址选择工作,尽量避免发震断裂地段;选择合理抗震结构体系,减小双向地震作用;充分考虑竖向地震作用对桥梁结构影响;提高构件延性设计,防止墩柱脆性破坏;合理设计支座和加强挡块连接,以有效防止落梁震害。     

Nataf变换的桥梁系统多维地震易损性分析方法

在多维性能极限状态理论框架下,考虑桥梁各构件地震响应参数相关性,引入Nataf变换,提出了改进的桥梁系统多维地震易损性分析方法; 以一座三跨V撑连续梁桥为例,利用OpenSees软件建立桥梁系统非线性动力分析模型,从美国太平洋地震研究中心强震数据库中选取20条地震波进行增量动力分析,并获得桥梁结构在地震作用下的最大响应样本; 利用最大似然估计法获得桥梁构件地震需求概率模型统计参数,结合定义的桥梁构件损伤指标,应用提出的方法,分析了算例桥梁多维系统地震易损性。分析结果表明：提出的方法在考虑构件地震响应参数与性能极限状态相关性的基础上,可以不依赖构件地震响应参数间的联合概率密度函数,计算得到桥梁系统易损性; 在构建多维极限状态方程时,桥梁构件失效模式排序对桥梁系统地震多维易损性影响偏差在3%以内,构件失效模式排序对易损性分析结果影响不大; 在任一损伤状态下,随着地面峰值加速度与极限状态相关系数的增加,桥梁系统与过渡墩在地震作用下的失效概率比值逐渐减小,并接近于1,不同桥梁构件间的性能极限状态相关性变弱,系统失效域面积变小,导致桥梁系统失效概率降低,系统多维易损性越接近性能指标相互独立时的评估结果,当采用多维性能指标时,性能指标间的相关性不可忽略,否则将导致过高估计桥梁结构的抗震性能。     

基于震害的多层砌体结构抗震性能评估方法

为快速评估既有砌体结构的抗震性能,基于日本既有建筑抗震评估理论,提出了一种砌体结构抗震性能评估方法.该方法以砌体结构各楼层墙体和构造柱的水平抗侧承载力作为结构抗震能力的指标,通过比较结构抗震能力指标与结构抗震能力需求指标评估砌体结构的抗震性能.通过对汶川地震中大量多层砌体结构房屋震害的分析,获得了遭遇地震烈度9,10度的结构抗震能力需求指标.结果表明,该方法能快速评估砌体结构的抗震性能,估计其震害程度.     

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。     

地震烈度对桥梁抗震能力的研究分析

将能力谱方法应用于桥墩横向和纵向抗震性能的分析,研究在特定场地条件下不同地震烈度对桥梁抗震能力的影响,结果表明:地震烈度越大,其抗震需求越大,性能点的位移也逐渐增大,总体趋势是地震反应由弹性进入塑性.     

“5.12”汶川地震灾区的道路交通事故调查分析

5.12汶川地震是我国建国以来在山地发生的烈度最高、波及范围最广的地震。为研究地震对道路交通安全的影响规律,调查并分析了北川县和安县在地震前后的交通事故变化情况。发现灾区的交通事故发生次数和伤亡人数较震前大幅增加,事故致死率提高,事故的交通方式分布、24 h分布、形态分布以及成因等特征均有明显改变。分析认为这与地震造成的道路损坏、次生山地灾害,以及灾后出现的道路非交通占用、交通量激增、交通流的时空分布与构成变化、交通管理执法力度减弱和人们的心理变化等因素有关。     

地震作用下土体变形破坏模式与机理

为探讨土体的地震变形效应,对都江堰—映秀公路全线挂网喷混凝土防护削方边坡和人工填筑路堤震害进行了调查分析,发现挂网喷混凝土防护边坡和路堤等具有侧向临空面的土体,其地震变形破坏表现为震陷和滑塌,而路肩墙工程由于墙体的侧向约束,填料的地震变形表现为震陷变形和下陷与隆起交错变形(即凹凸变形).震陷率和凹凸变形幅值均随地震烈度增大而增大,且均服从正态分布.上边坡震害受平面线型程度影响较大,位于直线段、凹曲线侧和凸曲线侧边坡的震害程度依次递增.经路堤(侧向临空模型)和层状填料(侧向约束模型)振动台模型试验验证,试验结果与现场调查一致,且揭示了土体由震陷向凹凸变形转化的峰值加速度阈值约为0.6g,可供评估路堤震害模式和确定修复措施参考.     

结合汶川地震中桥梁的震害规律浅析辽安路桥梁设计的注意事项

通过对汶川地震中桥梁震害规律的分析,总结得出桥梁震害的原因,从而指出《公路工程抗震设计规范》存在的几点缺陷,并印证了《公路桥梁抗震设计细则》主要修订内容的正确性。最后,结合辽安路的设计,简要介绍如何按照《公路桥梁抗震设计细则》进行桥梁抗震设计。