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增量动力分析与云图法在地下结构地震易损性分析的应用

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哈尔滨工程大学学报 2023年第9期44卷 1445-1452页

作者：蒋家卫王树旷许成顺杜修力陈国兴南京工业大学岩土工程研究所江苏南京211816 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

为了研究基于云图法与增量动力分析方法地下结构地震易损性对比分析,本文以两层双跨地铁车站结构为研究对象,基于ABAQUS/standard软件平台,建立了考虑土-结构相互作用的二维有限元模型。采用非线性时程动力分析方法,获取了结构在502条... 详细信息

为了研究基于云图法与增量动力分析方法地下结构地震易损性对比分析,本文以两层双跨地铁车站结构为研究对象,基于ABAQUS/standard软件平台,建立了考虑土-结构相互作用的二维有限元模型。采用非线性时程动力分析方法,获取了结构在502条原始地震动记录(云图法)以及基于44条地震动调幅后(增量动力分析方法)作用下的动力响应。以层间位移角为结构损伤指标,PGA为地震动强度指标,分别建立了基于云图法与增量动力分析方法计算结果的地铁车站地下结构地震易损性曲线。结果表明:基于云图法与增量动力分析方法所评估的地下结构震后功能失效概率基本相等,最大差异仅为7.5%。与云图法相比,得益于调幅的优势,基于增量动力分析方法的地震易损性分析可以获取地下结构在任意地震动强度作用下的失效概率。上述成果可为基于性能的地下结构抗震设计分析方法提供科学参考依据。

关键词：地下结构抗震地震易损性增量动力分析云图法地铁车站框架结构数值分析

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基于云图法地下结构易损性分析的地震动记录规模选取

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建筑结构学报 2023年第11期44卷 208-215页

作者：蒋家卫程祖俊许成顺杜修力陈国兴赵凯南京工业大学岩土工程研究所江苏南京211816 北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京100124

为了研究基于云图法的地下结构地震易损性分析中地震动记录集容量的选取,以浅埋两层双跨地铁车站结构为研究对象,采用非线性时程动力分析方法,获取了结构在不同天然地震动记录样本容量作用下的动力响应。以层间位移角为结构损伤指标,地... 详细信息

为了研究基于云图法的地下结构地震易损性分析中地震动记录集容量的选取,以浅埋两层双跨地铁车站结构为研究对象,采用非线性时程动力分析方法,获取了结构在不同天然地震动记录样本容量作用下的动力响应。以层间位移角为结构损伤指标,地面峰值加速度为地震动强度指标,基于对数线性回归模型建立了不同工况输入下结构的概率地震需求模型,并在此基础上建立了相应工况的结构地震易损性曲线。基于不同工况的结构震后失效概率与标准值的误差分析发现,地震动样本容量会显著影响地下结构基于云图法的地震易损性分析结果;相比于评估结构的高等级性能水准,地震动样本容量对评估结构低等级性能水准的影响更小;地下结构的失效概率评估结果会随着地震动样本容量的增加而逐渐接近标准值,其最佳地震动样本容量为300条。

关键词：地下结构抗震地铁车站云图法地震动记录选取地震易损性

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基于云图法的钢筋混凝土塔筒地震易损性研究

基于云图法的钢筋混凝土塔筒地震易损性研究

作者：赵泽仁华北水利水电大学

学位级别：硕士

随着新能源的快速发展,风电产业迎来了新的机遇,目前风力发电机的钢-混组合塔筒技术由于刚度大、抗疲劳性能好等优势,在我国风电能源开发中具有广阔的应用前景。钢-混组合塔筒由钢筋混凝土塔筒和钢塔筒组合而成,其结构类似于逐渐收窄的... 详细信息

随着新能源的快速发展,风电产业迎来了新的机遇,目前风力发电机的钢-混组合塔筒技术由于刚度大、抗疲劳性能好等优势,在我国风电能源开发中具有广阔的应用前景。钢-混组合塔筒由钢筋混凝土塔筒和钢塔筒组合而成,其结构类似于逐渐收窄的悬臂梁,任意一处截面的破坏都对整体结构安全产生致命影响,灾害敏感性较高,而且相较于上部钢塔筒,下部钢筋混凝土塔筒作为主体结构更易在地震作用下发生破坏。本文结合风机结构的震害特点,通过评价方法和计算分析,对钢筋混凝土塔筒损伤规律及地震易损性进行了研究。本文主要研究内容和结论如下:(1)建立了叶片—塔筒—基础—地基耦联体系模型,基于结构动力学理论进行结构自振特性分析,验证了该模型的正确性。通过无限元人工边界和黏弹性人工边界模拟无限域地基效果,并引入混凝土塑性损伤本构,比较了边界效应下风机地震响应规律,探究了钢筋混凝土塔筒薄弱部位及损伤发展规律。结果表明,两种边界条件下各特征点加速度时程及位移时程响应规律基本一致,均随着高度的增加响应值也越来越大,而且边界效应下塔筒的损伤规律基本相同,首先在门洞处产生损伤,继而扩散到门洞两侧及侧面上方区域,然后在塔筒中部及上部渐变段侧面位置出现损伤,以上区域都是抗震薄弱部位,需要加强配筋设计或断面优化,从而提高抗震性能。(2)基于地震强度评价体系,通过选取近远场共100条地震动记录,对5种基本幅值型地震动强度参数进行了有效性、充分性、相关性、实用性及有益性评价。综合分析后发现,相较于比较常见的PGA以及其他不常用的地震强度参数,PGV更适合作为评估钢筋混凝土塔筒结构的强度指标;(3)选取PGV和水平位移角建立了钢筋混凝土塔筒的概率地震需求模型,然后基于云图法构建了近远场地震下钢筋混凝土塔筒结构易损性曲线。分析表明,两者都存在这样一种趋势,即随着塔筒结构由基本完好、轻微损伤到中等损伤渐渐发展到严重损伤最后甚至是倒塌状态,结构的易损性曲线也逐渐变得平缓,不会再像第一性能水平状态那么陡峭。这表明随着损伤状态渐渐严重,其极限状态的超越概率在降低,在地震强度值增量相同的情况下损伤效果远不如刚开始那么明显,而且在同一极限状态下近场地震动的超越概率总体明显高于远场地震动。

关键词：钢筋混凝土塔筒边界效应地震动强度参数云图法地震易损性

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基于云图法的规则桥梁概率地震需求模型

基于云图法的规则桥梁概率地震需求模型

第24届全国结构工程学术会议

作者：马海滨卓卫东林杰邢文杰谷音孙颖福州大学土木工程学院

基于性能的结构抗震设计需要建立在概率理论的基础之上,结构概率地震需求模型是其中的一个关键环节。针对公路梁式桥中的规则桥梁,利用Open Sees软件,建立了8座具有一定代表性的规则桥梁样本;选取三类不同场地条件下2390条国内外地震动... 详细信息

基于性能的结构抗震设计需要建立在概率理论的基础之上,结构概率地震需求模型是其中的一个关键环节。针对公路梁式桥中的规则桥梁,利用Open Sees软件,建立了8座具有一定代表性的规则桥梁样本;选取三类不同场地条件下2390条国内外地震动记录,基于云图法对8座桥梁样本逐一进行了时程分析;以阻尼比为5%、与结构基本周期相对应的谱加速度Sa作为地震动强度指标,以墩顶位移漂移率D作为工程需求参数,分析了三类不同场地条件下、不同桥梁样本的地震动强度指标与工程需求参数之间的概率分布特征。结果表明:三类不同场地条件下,规则桥梁与结构基本周期对应的弹性谱加速度Sa与墩顶漂移率D之间近似服从指数函数分布。利用分析结果,建立了三类不同场地条件下规则桥梁地震动强度参数与地震需求参数之间统一的简化计算公式;算例验证表明,所建立的简化概率地震需求模型具有良好的计算精度,可大大简化规则桥梁概率地震需求的计算。

关键词：桥梁工程规则桥梁概率地震需求模型云图法位移漂移率谱加速度

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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桥台背墙对连续梁桥地震易损性的影响

吉林大学学报（工学版） 2023年第5期53卷 1372-1380页

作者：张玥刘传森宋飞西安科技大学建筑与土木工程学院西安710054

为探究桥台背墙对连续梁桥各主要构件地震易损性的影响,以一座四跨连续梁桥为例,使用OpenSees软件分别建立是否考虑桥台背墙的桥梁非线性模型。根据场地类型,从PEER数据库中筛选了100条地震波,对两模型分别进行计算,使用云图法建立各构... 详细信息

为探究桥台背墙对连续梁桥各主要构件地震易损性的影响,以一座四跨连续梁桥为例,使用OpenSees软件分别建立是否考虑桥台背墙的桥梁非线性模型。根据场地类型,从PEER数据库中筛选了100条地震波,对两模型分别进行计算,使用云图法建立各构件易损性曲线。研究表明:桥台背墙对连续梁桥的各构件抗震性能有显著影响;桥台背墙对各构件地震易损性的影响随着损伤程度的增大而增大,并在完全损伤状态,影响程度达到最大,桥墩易损性均值偏差达到85.5%;在各级损伤状态下,桥台背墙对桥墩的地震易损性影响最大。因此,建议在分析连续桥梁结构抗震性能时,考虑桥台背墙。

关键词：桥梁工程连续梁桥桥台背墙地震易损性云图法易损性均值

强震作用下土石坝易损性快速精准分析的CIHA方法

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地球科学 2022年第12期47卷 4390-4400页

作者：张伟丽邓黎庞于涛于淼田建林中国地质大学工程学院湖北武汉430074

强震作用下土石坝极易出现失稳破坏,从而造成人员伤亡和较大的社会经济损失.由于地震的不确定性,强震作用下土石坝失稳分析通常采用失稳概率表示,目前常用方法是地震易损性分析方法,主要有云图法和增量动力分析(incremental dynamic ana... 详细信息

强震作用下土石坝极易出现失稳破坏,从而造成人员伤亡和较大的社会经济损失.由于地震的不确定性,强震作用下土石坝失稳分析通常采用失稳概率表示,目前常用方法是地震易损性分析方法,主要有云图法和增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)两种方法.IDA方法计算结果准确,但计算效率低,云图法计算效率虽高,但计算精度无法得到有效保证.基于上述问题,提出了一种基于云图法和IDA方法的地震易损性快速精准分析方法(CIHA,cloud-IDA hybrid approach).CIHA方法可兼顾计算效率和计算精度,该方法基于云图法的对数线性回归假设,通过非线性时程分析,并对地震波进行一次放缩来计算相应损伤指标下的地震动强度值,利用地震动强度值得到的均值和方差生成土石坝在各个损伤等级下的易损性曲线.通过对Lower San Fernando土石坝的地震易损性分析,将所提CIHA方法与IDA方法的计算结果进行了对比.结果表明,在计算精度方面,CIHA方法可以获得与IDA方法相近的结果,在计算效率方面,CIHA方法相比IDA方法计算效率有显著提高.

关键词：土石坝强震作用地震易损性分析 IDA方法云图法 CIHA方法岩土工程

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核密度估计的桥梁结构地震易损性分析

哈尔滨工业大学学报 2018年第3期50卷 109-117页

作者：董俊曾永平单德山中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 西南交通大学土木工程学院成都610031

为弥补常用桥梁地震易损性分析方法的不足,提高易损性分析的计算精度,将核密度估计法引入到桥梁结构地震易损性分析中,提出一种核密度估计的桥梁结构地震易损性分析方法(简称KDE法).以某铁路典型4跨高墩刚构-连续梁桥为工程背景,开展了... 详细信息

为弥补常用桥梁地震易损性分析方法的不足,提高易损性分析的计算精度,将核密度估计法引入到桥梁结构地震易损性分析中,提出一种核密度估计的桥梁结构地震易损性分析方法(简称KDE法).以某铁路典型4跨高墩刚构-连续梁桥为工程背景,开展了该桥的地震易损性分析.以蒙特卡罗法计算结果为依据,验证了桥梁KDE法的正确性,并将KDE法与常用方法(云图法、极大似然估计法)计算结果进行对比分析.结果表明:桥梁KDE分析法弥补了常用桥梁易损性分析方法的不足,具有良好的稳定性,在满足精度要求的前提下,显著提升了桥梁地震易损性分析的计算效率;云图法的计算精度最低,建议采用KDE法开展桥梁地震易损性分析,建立的易损性曲线可评估桥梁的抗震性能.

关键词：桥梁工程核密度估计地震易损性分析蒙特卡罗法云图法极大似然法

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大跨度桥梁地震易损性分析的时域显式法

振动工程学报 2020年第4期33卷 815-823页

作者：刘小璐苏成华南理工大学土木与交通学院广东广州510640 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室广东广州510640

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... 详细信息

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。

关键词：大跨度桥梁地震易损性分析非线性时程分析云图法时域显式降维迭代

基于BOX-COX变换的桥梁结构地震易损性分析

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振动与冲击 2021年第1期40卷 192-198页

作者：张鹏辉郭军军周连绪袁万城土木工程防灾国家重点实验室(同济大学) 上海200092

云图法作为理论易损性曲线计算的主要方法之一,其为简化计算所作的线性、正态性和同方差性假设很多时候与实际存在偏差。为此,引入BOX-COX变换,并结合蒙特卡洛抽样,提出了一种既不需增加非线性时程分析次数,又不受云图法三个基本假设限... 详细信息

云图法作为理论易损性曲线计算的主要方法之一,其为简化计算所作的线性、正态性和同方差性假设很多时候与实际存在偏差。为此,引入BOX-COX变换,并结合蒙特卡洛抽样,提出了一种既不需增加非线性时程分析次数,又不受云图法三个基本假设限制的易损性分析方法。并以一座预应力混凝土三跨连续梁桥为例,分别以决定系数、核密度估计曲线以及等级相关系数的显著性水平为评价指标,对基于BOX-COX变换的地震易损性分析方法的计算结果与云图法进行了分析比较,验证了该方法的有效性。研究结果表明:引入BOX-COX变换可使概率地震需求模型的线性程度提高,正态性改善,异方差性消除,保证了易损性计算结果的准确性;当概率地震需求模型存在异方差性时,使用云图法将导致结构易损性曲线计算结果的失真,且极限状态对应的损伤程度越高,该极限状态下的易损性曲线偏离实际越明显。

关键词： BOX-COX变换蒙特卡洛抽样易损性分析概率地震需求模型云图法