基于易损性的桥梁地震经济损失评估

评估地震经济损失是地震风险分析的重要组成部分,也是地震易损性分析结果的重要延展内容。为了评价桥梁结构地震经济损失,基于地震易损性曲线提出了结构地震损失率曲线的计算和绘制方法。以某典型高速铁路连续梁桥为例,采用IDA方法(增量动力分析法),选取20条天然地震波进行动力时程分析,绘制易损性曲线。由易损性曲线得出某一地震动强度下各种破坏的概率,进而绘制地震损失率曲线。     

钢筋混凝土桥梁地震易损性分析方法

总结了地震作用下钢筋混凝土桥梁主要构件的理论易损性曲线的建立方法及其基本步骤,并且应该考虑到地面运动、本地土壤条件以及桥梁本身参数等不确定性。进一步说明如何考虑桥梁主要易损构件如桥墩、支座和桥台等对整个桥梁体系易损性的影响,并且利用概率工具从单个构件的易损性直接预计桥梁体系的易损性,表明桥梁作为一个体系比任何一个单独的构件更易损。     

基于改进条件边缘乘积法的桥梁系统地震易损性分析方法

桥梁结构是由多种不同类型的构件按照一定的逻辑关系构成的结构系统。既有桥梁易损性分析中,通常基于构件的易损性曲线来评价整个桥梁系统的抗震性能。实际运营中的桥梁,在地震作用下,不同构件间相互影响,发生组合破坏将会增加桥梁系统整体失效概率。因此,将桥梁结构作为整体进行易损性分析能够更好地评估实际工程的抗震性能,弥补了既有分析方法的不足。以一座三跨预应力混凝土连续T梁桥为易损性分析对象,结合桥墩和支座两类构件的地震破坏,分别采用界限估计法、改进的条件边缘乘积法建立了算例桥梁系统易损性曲线。结果表明:界限估计法易受各失效模式排列顺序和相关性的影响,稳定性较差;改进的条件边缘乘积法,作为结构系统失效概率的一种近似求解法,解决了在多个失效模式并存下,结构系统可靠度问题中多维标准正态累计分布函数近似求解问题。后者计算精度较高,易于实现,适用于失效模式较多的复杂桥梁系统,具有一定的工程使用价值,为桥梁系统地震易损分析提供了借鉴参考。     

基于一类桥梁样本的混凝土简支桥梁地震易损性分析方法

基于一类简支桥梁样本进行地震易损性分析,通过非线性时程分析得到构件响应,建立概率需求模型。采用定义的损伤状态函数计算构件的易损性曲线,并通过各个构件连接方式的串联假定,计算得到桥梁体系的易损性曲线。分析可知,桥台是最易损的部位,如果各个构件相互独立,体系易损性曲线与最易损构件的易损性曲线相差无几。     

基于非参数核密度估计的桥梁结构地震易损性分析

针对桥梁结构构件常用地震易损性分析方法的不足,提出桥梁构件地震易损性分析的核密度估计方法。基于结构地震易损性条件概率的基本定义,重新定义易损性函数,采用概率统计中的非参数估计的核密度估计思想,实现地震动和抗震需求的联合概率密度分布函数、地震动边缘分布概率密度函数的估计,据此构建桥梁结构构件地震易损性的核密度估计算法。用Bootstrap重抽样方法验证所提易损性算法的正确性和可靠性。以一座刚构-连续组合体系桥梁为例,结合桥梁结构抗震设计规范,构建基于OpenSees软件平台的有限元模型,考虑结构参数不确定性和地震动的不确定性,基于增量动力分析和核密度估计,分析桥梁构件的地震易损性。同时分别用结构易损性分析参数估计的最大似然估计法和概率地震需求分析法、非参数估计的蒙特卡罗法计算结构地震易损性曲线,对比讨论4种结构地震易损性分析方法的结果,验证所提方法的正确性和可靠性。研究结果表明:相同计算精度条件下,所提桥梁结构地震易损性分析的核密度估计方法具有较好的计算效率,可用于桥梁结构构件的地震易损性分析中。     

基于响应面法的桥梁动力学有限元模型修正

针对动力学频率测试中模型的试验值与理论值误差较大的问题,结合大型桥梁缩尺模型试验,采取基于响应面法的有限元模型修正技术,获取了符合结构本真状态的有限元动力修正模型.选取二次多项式作为响应面函数的数学模型,在修正参数的显著性分析和中心复合试验设计基础上,运用最小二乘法对试验设计的样本空间数据进行拟合,以目标达到法为迭代标准,得到了自锚式悬索桥响应面的显示函数关系,并直观地给出典型响应的空间曲面模型.R2和RMSE指标验证结果表明:经修正后各阶频率峰值误差明显降低;除横向二阶频率外,其余各阶频率修正效果理想,基频最小误差仅为0.96％;基于响应面法的有限元动力模型修正准确可靠;经修正后的有限元模型可作为结构再分析的基准模型.     

一种分析事故再现仿真结果不确定性的多响应面-均匀设计法

交通事故现场的痕迹由于受到其他车辆和行人等外界环境的影响而产生不确定性,但若将这些不确定性信息反映到事故再现结果中,即可增强再现结果的可信性。为能更好地从不确定痕迹定义域空间内找到事故再现仿真结果的取值区间,在均匀设计的基础上,提出一种改进的多响应面-均匀设计法(MUD法)。该方法首先用均匀设计生成实验样本点并进行实验;然后借助正交设计中的极差分析法分析实验结果而找出可能产生极值的子空间域;再在子空间域内生成新的样本点,并依托实验结果分析各子空间域及整个定义域空间内事故再现结果的极值;最终综合这些极值给出再现结果之取值区间。通过一个数值算例及真实的车人碰撞事故案例,发现MUD法能显著改善事故再现结果的精度,且仅需较少的仿真次数即能找出可能产生极值的子空间域。     

基于响应面法的汽车灯底板成形参数设计

为了解决汽车灯底板成形过程中存在破裂缺陷的问题,运用正交试验、GS理论和响应面寻优法相结合的方法,对某型汽车灯底板拉延成形过程的参数进行寻优。得到优化后的压边力4 kN、摩擦因数0.09、冲压速度2 000 mm/s、模具间隙1.71 mm时,成形结果的最大减薄率为27.44%,符合产品的质量要求。通过对比优化前后的成形效果图可知,优化后的工艺参数有效改善了汽车车灯底板拉延成形质量。这种优化方法的结合,对企业实际生产中的工艺参数设计有一定的参考价值。     

基于响应面法的桥梁仿真模型修正方法研究及应用

提出采用改进响应面法进行有限元模型修正,以显式的响应面模型逼近目标函数与设计参数之间复杂的隐式函数关系,提高了计算速度与精确性。LH大桥实例验证了该方法的有效性并得出以下几点结论:建立了LH大桥单梁有限元模型,对梁挠度主成分分析可知影响梁挠度的两个最主要因素为弹性模量E与二次项效应系数;经模拟运算可知梁挠度值在L/4、L/2、3L/4 (L为梁长)处对比于单梁荷载试验结果误差分别为2. 29%、1. 97%、1. 53%,误差在可接受范围内。     

基于摩擦摆系统模型的桥梁地震响应

摩擦摆系统(FPS)是现在世界上广泛用于桥梁加固改造的隔震支座,为评价其在桥梁隔震中的表现,需要建立计算模型来反映这些高度非线性构件之间的相互作用。主要介绍一种新的FPS模型及其建模机理,此模型可以在非线性动力响应分析中更好地反映法向力与摩擦系数的变化,考虑双向耦合以及大变形效应的影响,并给出一个三维多跨连续钢箱梁桥的地震动响应分析实例及分析结果。     

桥梁复合随机地震易损性分析方法研究及应用

影响桥梁地震安全的不仅是地震强度,还包括桥梁结构材料强度、结构尺寸,以及其离散分布特征等,这些因素也不是唯一确定的,而是随机的。传统的桥梁地震易损性分析方法已无法满足要求,需要充分考虑地震、材料等因素的随机性。为了更加全面而充分地确定在多种不确定因素综合影响下,桥梁结构的地震易损性分布及影响规律,采用全概率方法进行桥梁地震易损性分析。针对目前结构地震易损性分析方法的不足,引入人工神经网络和蒙特卡罗技术,采用动量增量分析方法和推倒分析方法,同时考虑了桥梁结构参数的随机性和地震动输入的随机性,提出了桥梁复合随机地震易损性分析方法。主要分析步骤为:首先,分别对随机桥梁结构的抗力和随机地震响应进行特征统计,在此基础上,再应用蒙特卡罗和神经网络技术对桥梁结构在不同损伤状态下的超越概率进行统计,绘制桥梁结构复合地震易损性曲线。复合随机地震易损性分析方法从全概率的角度比较全面地反映了桥梁结构的地震易损性,并具有以下特点:(1)采用神经网络仿真结构随机性的非线性分析,大大提高了计算效率;(2)采用充足地震波进行动量增量分析,从而考虑了地震强度的随机性;(3)采用蒙特卡罗随机抽样分析方法,避免了求解析解的困难。     

基于振动台试验的空心桥墩地震易损性分析

为有效评估钢筋混凝土矩形空心桥墩的损伤状态,基于空心桥墩的振动台试验结果,结合有限元数值模拟,利用考虑墩顶相对位移的损伤指标,以地面峰值加速度PGA为地震动强度参数,对钢筋混凝土矩形空心桥墩进行增量动力分析.由此,获得空心桥墩在不同峰值加速度作用下发生某种损伤的超越概率曲线,对桥墩进行损伤评估.研究结果表明:考虑墩顶相...     

基于能力谱的高架车站地震易损性分析

地震易损性分析是一种评估震害损失的方法。采用Pushover能力谱分析法对高架车站结构进行抗震性能研究,考察了层间位移角和塑性铰的出现机制,得到了易损性曲线和易损性矩阵。结果表明,高架车站结构实例在各级地震作用下主要发生轻微损坏或较小概率的中等程度损坏,层间位移角符合性能设计要求。分析所用的方法简易可行,结果可供参考。     

桥墩刚度对桥梁地震响应的影响分析

通过midas有限元分析软件建立桥梁地震响应模型,系统研究桥墩直径、高度和配筋率等桥墩刚度控制因素对桥梁地震响应的影响.结果表明,增大桥墩直径可降低墩顶位移和提高桥墩承载能力,但同时会造成墩底内力增大.桥墩高度在某一临界值范围内时,墩顶顺桥向位移主要受桥墩自身刚度控制;超过这一临界值时,则变为主要受主梁和支座的约束作用...     

某装配式波形钢腹板组合小箱梁桥梁地震易损性分析

目前,波形钢腹板组合箱梁桥在我国获得了较为广泛的应用,其基本力学特性及设计方法等方面的研究也非常深入,但其抗震性能方面的研究却很少,因此展开地震作用下的性能研究十分有必要。基于一座多跨的典型山区梁桥为例,上部结构均为箱梁、截面形式分别采用波形钢腹板组合箱梁、普通混凝土箱梁两种,并基于通用的Open SEES开源软件,建立了桥梁弹塑性有限元模型,并从PEER数据库选择100条地震波、进行全过程动力时程分析,从而获得了关键构件和关键截面的动力响应规律。利用分析结果,并根据易损性分析原理,对波形钢腹板组合梁桥、常规混凝土梁桥进行构件层次和系统层次的地震易损性分析,获得了相应的易损性曲线,从而可以对两种截面形式的易损性能进行对比,发现波形钢腹板组合箱梁桥具有良好的抗震性能,是山区桥梁的一种比较好的结构形式,适合推广。     

基于响应面法的内燃机曲轴优化

针对内燃机曲轴的结构强度问题,以内燃机实际运行工况下整体曲轴有限元仿真为基础,通过中心组合试验方法进行采样,运用最小二乘法、显著性分析和拟合精度检测,构建并修正了曲轴结构强度计算的响应面模型,选择关键几何结构参数为设计变量,采用模拟退火与直接搜索相结合的协同优化方法对响应面模型进行优化。对某内燃机曲轴的优化算例表明,该优化方法能大大提高曲轴设计的优化效率,具有较高的精度。     

基于响应面法的厨余车提料臂轻量化设计

为提高厨余垃圾车工作效率和性能,设计一种新型侧装式垃圾车的提料机构.在SolidWorks中建立提料机构三维模型并将其导入到ADAMS中进行运动学和动力学仿真,找到提料过程中的危险工况节点,对提料臂进行结构有限元分析和轻量化设计,分析结论已有效指导生产.     

基于参数变化对斜拉桥地震易损性的影响分析

为了对比箍筋配筋率的变化对结构抗震性能的影响,以一座斜拉桥为例,运用SAP2000建立非线性动力时程模型。给出了主塔的3个不同截面和损伤指标,对该桥进行增量动力分析(IDA),得到4种不同箍筋配筋率工况下截面的损伤概率,最终绘制了各工况下的地震易损性曲线。结果表明,4种工况下随着箍筋配筋率的提高,主塔各截面的损伤概率不断降低,其中下塔柱截面发生严重损伤和完全损伤的概率降低幅度较明显,为桥梁结构设计等方面提供参考。     

波流作用对深水桥梁地震响应的影响分析

为研究波流作用对深水桥梁下部结构地震响应的影响,采用ANSYS-CFX软件建立圆形截面桩-水耦合数值模型,计算波流与地震作用下桩的位移和应力响应,分析不同波流(相对水深比、相对流速比、波陡、周期、方向角和相位角)作用下的地震响应。结果表明:随着水深的增加,波流对地震响应的影响增大;相比弱流强波,强流弱波对地震响应影响要显著;波高对地震响应影响与波高大小呈线性关系;波流荷载并不总是起到加大地震响应的作用,波流与地震作用方向角和时间相位差会随机削弱或加强地震响应;波流对地震响应影响可达56.5%,在跨海深水桥梁抗震分析时波流作用的影响不容忽视;6个因素中,周期影响最显著,准确地概化波浪有效周期对结构设计安全至关重要。