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.      

公路规则梁桥地震易损性模型及简化计算方法

为了快速评估桥梁结构达到特定损伤状态的概率,基于非线性动力时程分析结果,建立了公路规则梁桥地震易损性模型并提出了简化计算方法.依据不同上部结构支承形式、墩柱形式和设计规范,将公路规则梁桥细化为8种桥型,针对每种桥型分别建构了80个基准桥梁样本作为各类桥型代表.选择墩柱和支座作为桥梁的易损构件,确定桥梁墩柱和支座在不同损伤状态下对应的参数能力范围.用OpenSees建立桥梁样本的有限元模型,采用增量动力分析方法,分析得到各类桥梁的全桥系统地震易损性模型.以计算得到的易损性模型参数为样本,提出适用于我国公路规则梁桥的中位值简化计算公式,同时给出对数标准差的建议值.研究结果表明:对于规则梁桥中位值,双柱式梁桥相对单柱式梁桥增大17%、新规范相对旧规范增长7%、连续梁桥相对简支梁桥增大8%;简化公式计算结果与分类易损性模型吻合较好,均方误差和均方根误差分别为5.26%和5.95%,最大绝对误差10.58%.      

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。     

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.      

震害道路通行能力评估模型

提出一种评估震后救援道路通行能力的修正系数模型。采用震害条件下道路自损折减系数、桥梁震害影响系数和沿街建筑物损害影响系数对道路通行能力模型进行修正。为保证模型的实用性,完善了高烈度震害量化值,高墩台、大跨度桥梁震害影响系数,并给出不同地震烈度下各类建筑物损害的统计概率作为评估过程的参考值。汶川震害数据模型验证结果表明:修正系数模型对震后道路、桥梁的破坏程度能够进行准确预测,表明该评估模型能够用于震后救援道路通行能力的评估。     

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。     

汶川地震桥梁易损性分析

为了评估汶川地区公路桥梁系统地震损失风险,基于汶川地震桥梁震害调查,建立了桥梁地震易损性统计模型.采用修正后的汶川地震衰减模型,对桥址处地震动参数PGA进行了估算.假设易损性函数为双参数对数正态分布函数,采用两种不同的统计方法并结合震害调查,运用极大似然法对参数进行估计,得到轻微破坏、中等破坏、严重破坏、完全损毁4种损伤状态对应的桥梁地震易损性曲线.依据桥梁类型和桥梁线形对全体桥梁样本进行分类,针对分类后的桥梁样本子集建立各自独立的地震易损性曲线.对统计结果进行拟合优度检验,结果显示显著性水平在10%以下,计算得到的易损性函数不能被拒绝.     

隔震曲线梁桥的地震响应

根据隔震曲线梁桥的特点,利用两个正交的非线性水平弹簧单元来模拟铅芯橡胶支座的双向非线性特性,基于大型有限元分析软件SAP2000,选取强震记录作为地震输入,考虑了曲线梁桥自身特性的影响,建立了隔震与无隔震曲线梁桥的空间有限元模型,并进行了双向地震动作用下的地震响应分析.结果表明：铅芯橡胶支座不仅可以有效地降低曲线梁桥的地震响应,还有助于减少曲率半径对曲线梁桥地震响应的影响.为曲线梁桥减隔震设计的深入和桥梁结构抗震安全性的提高提供了依据和参考.     

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。     

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。     

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.     

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。     

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法的多跨连续刚构桥易损性分析

为分析西南地区某高墩多跨连续刚构桥的地震易损性,采用Midas Civil软件建立有限元模型,使用IDA法,以位移延性比作为地震损伤指标,对桥梁的5个双肢薄壁墩进行易损性分析,并用一阶界限法对全桥进行易损性分析。研究结果表明：该桥受横向地震作用比顺桥向地震作用时的损伤概率更高;多跨连续刚构桥的桥墩对称布置,高度相同时,易损性相近;对称布置的墩越高,受到顺桥向地震作用时的损伤概率越低,而受到横桥向地震作用的损伤区别不明显,该研究可为地震时桥梁损伤状态评估提供借鉴。     

铁路曲线梁桥抗震设计分析

笔者在文中利用时程分析方法对铁路曲线梁桥地震响应进行了分析，在分析过程中考虑了连续曲线梁桥和连续曲线刚构桥两种桥型，地震波采用人造地震波，考虑了一维地震和多维地震动输入，另外还考虑了地震动输入方向对曲线梁桥地震响应的影响，并对铁路曲线梁桥抗震设计进行了探讨，得到了实际应用价值的一些结论。     

地震作用下超高墩刚构桥倒塌易损性分析

防止地震作用下结构倒塌是基于性能的地震工程的核心目标,目前基于弹塑性时程分析的倒塌易损性分析是结构抗倒塌能力评价最合理的方法。倒塌易损性分析的关键之一是建立合理的倒塌判别准则,文中提出了超高墩刚构桥地震倒塌破坏的判别准则。结合某工程实例,基于O penS-ees建立了结构的非线性分析模型,对其进行了非线性地震时程分析,在此基础上建立了结构的易损性曲线,并讨论了混凝土保护层剥落和钢筋锈蚀等结构劣化对倒塌易损性的影响。     

曲线预应力连续宽体箱梁桥整体顶升改造前后地震反应对比分析*

由于曲线梁桥地震反应的复杂性和特殊性导致其在地震中易损坏,顶升改造后地震反应的改变直接影响桥梁的使用安全及寿命。以厦门市仙岳路桥梁顶升改造工程为背景,运用桥梁结构分析程序 Midas,根据曲线梁桥的特点建立空间有限元模型,采用动态时程分析法对桥梁顶升改造前后进行地震反应分析,并研究了曲线梁桥桥墩墩高变化时的水平和竖向最不利地震反应。分析结果表明,曲线宽体连续梁桥支座中心连线方向和平面内与之垂直的方向为最不利的水平地震输入方向,而且改造后墩高的变化会引起桥梁尤其是桥墩处内力的明显变化,分析结果为同类桥梁结构的抗震设计提供理论依据。     

多点激励下不同墩高对曲线桥地震响应分析

以某典型曲线桥为例,通过大型有限元分析软件建立精细模型,采用动力时程法对不同墩高模型的曲线桥进行分析研究,讨论在相同多点激励地震动输入下不同墩高的曲线桥的地震响应,探究不同墩高对曲线桥动力特性上的影响和多点激励下的影响,分析结果可为同类型桥梁提供抗震设计依据。     

曲率半径对曲线连续刚构桥抗震性能影响的研究

以曲线连续刚构桥为例,运用桥梁专业有限元分析软件MIDASCivil建立有限元模型进行仿真分析,探讨该桥桩-土相互作用的模拟,对比分析了不同曲率半径对结构动力特性和地震反应的影响。相关结论可为桥梁设计提供技术支持,也可供桥梁抗震概念设计参考。