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输电直线杆塔风灾易损性的准静态分析方法

中国电机工程学报 2024年第9期44卷 3732-3741,I0034页

作者：何浩林汪大海黄增浩张志强武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北省武汉市430070 南方电网科学研究院有限责任公司广东省广州市510663

如何合理并高效地评估既有输电杆塔的抗风承载性能及安全裕度,对电网的风灾预测及运维管理具有重要的意义。该文提出一种考虑风向效应杆塔结构易损性评估的高效实用方法。首先基于风工程原理,采用准静态分析框架推导给出不同设计风速下... 详细信息

如何合理并高效地评估既有输电杆塔的抗风承载性能及安全裕度,对电网的风灾预测及运维管理具有重要的意义。该文提出一种考虑风向效应杆塔结构易损性评估的高效实用方法。首先基于风工程原理,采用准静态分析框架推导给出不同设计风速下的杆塔整体风荷载的极值概率分布;随后综合考虑输电塔结构参数的不确定性及初始缺陷,通过非线性静力推覆分析(nonlinear static pushover analysis,NSPA)考察杆塔结构的抗风承载能力性能及对应的破坏准则;进而依据随机抽样分析得到杆塔结构的抗风承载力的概率模型;最后采用极限状态函数计算不同风向角下的杆塔风灾易损性概率曲线。研究表明,基于首次超越概率理论可以方便得到准静态分析框架下的整体风效应概率分布;准静态的基底剪力响应不受结构非线性状态影响,可作为整体风荷载作用的评价指标;基于构件屈服破坏与整体破坏内在联系,可建立合理的轻微、严重和倒塌的破坏准则;风向角对杆塔的抗风承载性能和易损性均有着显著影响,杆塔在60°风向角下的易损概率最高。

关键词：输电杆塔风向角非线性静力推覆分析破坏准则易损性

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不同场地条件下埋地腐蚀钢管地震易损性评价

岩土工程学报 2024年第4期46卷 774-783页

作者：韩俊艳李玉凤钟紫蓝缪惠全杜修力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

为评估不同场地中埋地腐蚀管道的抗震性能,建立管-土非线性相互作用分析模型,基于增量动力时程分析方法,以埋地钢管结构应变为性能参数,对不同场地中埋地腐蚀管道的地震易损性进行了分析。结果表明:同一场地条件和服役龄期下,随地震动... 详细信息

为评估不同场地中埋地腐蚀管道的抗震性能,建立管-土非线性相互作用分析模型,基于增量动力时程分析方法,以埋地钢管结构应变为性能参数,对不同场地中埋地腐蚀管道的地震易损性进行了分析。结果表明:同一场地条件和服役龄期下,随地震动强度的增大,管道处于基本完好状态的概率逐渐降低,处于严重破坏状态的概率逐渐增加;同一场地条件下,随管道服役龄期的延长,中等损坏极限的曲线斜率增长明显大于基本完好极限的曲线斜率,但管道失效的速率在逐渐变小,软弱场地中服役龄期50a管道在抗震设防烈度8度时已发生中等损坏;同一地震动强度和服役龄期下,随场地等效剪切波速的减小,管道达到基本完好极限、中等损坏极限的失效概率逐渐增大,软弱场地中失效概率最大;同一服役龄期下,随场地等效剪切波速的减小,管道达到中等损坏、严重破坏的地震动峰值加速度明显降低,较低地震烈度下的软弱场地管道震害甚至高于较高地震烈度下的坚硬场地。本研究可为不同场地中埋地腐蚀管道的震害预测及灾后损失评估提供参考。

关键词：场地条件埋地腐蚀管道地震强度易损性

列车动载激励下长短桩复合地基振动能量传递特性及易损性评估

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岩石力学与工程学报 2024年第S01期43卷 3543-3556页

作者：关伟吴红刚刘旭马至刚冯康贵州大学国土资源部喀斯特环境与地质灾害重点实验室贵州贵阳550025 中铁西北科学研究院有限公司甘肃兰州730070 贵州大学资源与环境工程学院贵州贵阳550025 西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621000

为了深入研究一种螺杆桩+水泥土挤密桩新型长短桩复合地基在长期列车荷载作用下的动力特性与变形特征,开展长短桩复合地基室内动力模型试验,分析振动响应信号的时频域特征、子频带能量分布以及能量衰减规律,揭示长短桩复合地基振动能量... 详细信息

为了深入研究一种螺杆桩+水泥土挤密桩新型长短桩复合地基在长期列车荷载作用下的动力特性与变形特征,开展长短桩复合地基室内动力模型试验,分析振动响应信号的时频域特征、子频带能量分布以及能量衰减规律,揭示长短桩复合地基振动能量的空间传递特征。基于小波包能量分析的方法,建立一种复合地基易损性判别指标ΔERMS,并通过桩体动应变响应及桩间土体位移响应对ΔERMS指标的易损性识别效果进行评价。结果表明:(1)螺杆桩+水泥土挤密桩长短桩复合地基振动信号的频率主要分布在0~25Hz范围,引起峰值振动响应的特征频率主要集中在列车自振频率附近。(2)振动波沿桩间土体介质传播过程中一部分高频被过滤掉,低频部分继续传播,在距离地基表层较远处振动能量主要集中在低频。(3)桩体及桩间土体振动能量在地基浅层衰减速率较快,但随着地基深度增加,振动能量衰减速率逐渐变缓。(4)ΔERMS指标值对桩体的易损性具有良好的判识效果,长桩及短桩中间部位易损性程度最大,属抗振薄弱部位;(5)桩间土体位移随振次增大呈现渐进式增长的趋势。ΔERMS指标值无法对土体的损伤变形程度进行有效的判别。研究成果对于长短桩复合地基在列车荷载下的工程设计具有一定参考意义。

关键词：桩基础长短桩复合地基小波包变换振动能量传递易损性

酸性大气环境下RC剪力墙构件地震易损性分析

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 133-140页

作者：陈柳灼周炎郑山锁三峡大学防灾减灾湖北省重点实验室湖北宜昌443002 三峡大学土木与建筑学院湖北宜昌443002 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

基于OpenSees平台中的SFI-MVLEM单元,考虑酸性大气环境对约束和非约束区混凝土与钢筋的力学性能、界面间黏结滑移效应和剪力墙抗剪机制等的影响,提出腐蚀RC剪力墙数值模拟方法.考虑主要设计参数与材料强度的变异性和腐蚀程度的不确定性... 详细信息

基于OpenSees平台中的SFI-MVLEM单元,考虑酸性大气环境对约束和非约束区混凝土与钢筋的力学性能、界面间黏结滑移效应和剪力墙抗剪机制等的影响,提出腐蚀RC剪力墙数值模拟方法.考虑主要设计参数与材料强度的变异性和腐蚀程度的不确定性,结合蒙特卡罗抽样与所提数值模拟方法建立了不同服役期下RC剪力墙分析模型并进行了拟静力模拟试验,捕捉了构件不同破坏状态下的层间位移角数据.基于最大似然估计方法对层间位移角数据进行了3种概率分布的参数估计,基于K-S和Lilliefors假设检验选取了威布尔分布作为层间位移角的最优概率分布并获得相应统计参数,建立了不同服役期下RC剪力墙的地震易损性模型.研究成果可为酸性大气环境下的RC结构灾害损失预测和抗震韧性评估提供理论支撑.

关键词：酸性大气环境剪力墙层间位移角时变易损性

小剪跨比铁路圆端桥墩拟静力试验及易损性分析

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铁道科学与工程学报 2024年第1期21卷 228-240页

作者：沈林白洪彧周志达王涵玉蒲黔辉文旭光西南交通大学土木工程学院四川成都610031 广西中国−东盟综合交通国际联合重点实验室南宁学院广西南宁530000

为厘清小剪跨比圆端铁路桥墩横桥向的地震损伤机理,以国内某铁路沿线桥梁为参考开展3组缩尺比1∶8的拟静力试验,对滞回曲线的延性、残余位移、滞回耗能和刚度退化4个方面进行分析,以试验结果为参考使用OpenSees建立纤维截面有限元模型... 详细信息

为厘清小剪跨比圆端铁路桥墩横桥向的地震损伤机理,以国内某铁路沿线桥梁为参考开展3组缩尺比1∶8的拟静力试验,对滞回曲线的延性、残余位移、滞回耗能和刚度退化4个方面进行分析,以试验结果为参考使用OpenSees建立纤维截面有限元模型并进行耐震时程动力计算,以桥墩的位移延性比为损伤指标,基于试验中观察得到的4个关键节点定义无、轻微、中度、严重和完全损伤5种损伤状态之间的位移延性比临界值,通过易损性分析桥墩的损伤发展历程。研究结果表明:1)配筋率从0.3%提升至0.7%,桥墩的承载能力提高至1.37倍,极限位移提高至1.22倍,最终残余位移提高至1.55倍,耗散能量增加至1.80倍,初始刚度提升至1.08倍,最终刚度提升至1.12倍。提高配筋率可以提升桥梁抗震性能,也能增加桥梁抗震韧性。2)当桥墩配筋率由0.3%提至0.7%时,在多遇地震下,轻微损伤概率从87.2%降为29.8%;在设计地震下,中度损伤的概率从63.5%降为30.0%;在罕遇地震下,严重损伤的概率从61.7%降为16.4%。纵筋配筋率可以大幅降低桥墩的损伤概率,提升桥墩的抗震性能。3)在现行铁路规范允许的延性系数为4.8时,3个桥墩均处于严重损伤的阶段。当发生罕遇地震时,3个桥墩出现完全破坏的概率为6.4%、0和1.4%,小剪跨比圆端铁路桥墩在强震作用下具有一定的抗震安全储备。

关键词：圆端形桥墩小剪跨比拟静力试验弯剪破坏易损性

地震和风耦合作用下超高层连体结构易损性分析

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Journal of Southeast University(English Edition) 2024年第1期40卷 13-23页

作者：鲁正严德裕周梦瑶赵昕赵一青同济大学结构防灾减灾工程系上海200092 同济大学土木工程防灾减灾全国重点实验室上海200092 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司上海200092 中海企业发展集团有限公司深圳518048

为探究超高层连体结构在多灾害耦合作用下的设计与安全性能,以苏州超塔为例,开展地震和风耦合作用下的多灾害易损性分析.根据设计资料建立结构有限元模型,分别开展结构在地震作用下以及地震和风耦合作用下的易损性分析,探究结构在多灾... 详细信息

为探究超高层连体结构在多灾害耦合作用下的设计与安全性能,以苏州超塔为例,开展地震和风耦合作用下的多灾害易损性分析.根据设计资料建立结构有限元模型,分别开展结构在地震作用下以及地震和风耦合作用下的易损性分析,探究结构在多灾害耦合作用下的响应规律.结果表明,地震和风耦合作用下结构联合易损性随着地震动和风荷载强度的增大而增加,且地震动对结构的破坏占主导作用.地震与风耦合作用时结构达到中等破坏、严重破坏和倒塌破坏的概率均比仅地震作用时有所增加.当风速达到40 m/s时,结构在罕遇地震下达到3种破坏状态的概率分别为99.77%、91.56%和46.54%,相比于仅罕遇地震作用下分别提高了1.11%、10.73%和14.65%,相比于一般高层连体结构在同样的灾害耦合作用下分别提高了0.27%、6.26%和14.34%.

关键词：超高层连体结构多灾害易损性地震风荷载耦合作用苏州超塔

钢框架-自复位SRC墙板结构的地震易损性分析

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建筑钢结构进展 2024年第1期26卷 10-21页

作者：隋璐吴函恒唐鹏辉袁涛涛长安大学建筑工程学院西安710061 中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

为了研究钢框架-型钢混凝土(SRC)自复位墙板结构的抗震性能,完成了钢框架-自复位SRC墙板子结构模型的低周往复加载试验,以研究其工作机理和失效机制。提出了基于宏观单元的非线性分析模型,并利用试验结果验证模型的准确性,研究结果表明... 详细信息

为了研究钢框架-型钢混凝土(SRC)自复位墙板结构的抗震性能,完成了钢框架-自复位SRC墙板子结构模型的低周往复加载试验,以研究其工作机理和失效机制。提出了基于宏观单元的非线性分析模型,并利用试验结果验证模型的准确性,研究结果表明该非线性分析模型能较好地模拟自复位SRC墙板的非线性行为。分别建立6层和15层钢框架-自复位SRC墙板结构的整体模型并进行增量动力时程分析(IDA)。以地面峰值加速度为地震动强度指标,以最大层间位移角为损伤指标,根据IDA结果得到不同极限状态下的易损性曲线,建立地震易损性矩阵,并对不同极限状态下结构的损伤风险进行了评估,研究表明:6层和15层钢框架-自复位SRC墙板结构在50年内的倒塌概率分别为0.138%和0.095%,远小于FEMA 750规定的1%,由此可见,钢框架-自复位SRC墙板结构抗震性能较好,并具备良好的抗地震倒塌能力。

关键词：可恢复功能结构自复位SRC墙板非线性分析模型易损性损伤风险

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冲击波载荷作用下火炮身管易损性研究

兵工学报 2024年

作者：乔臻程伟汪衡张团周立南京理工大学机械工程学院重庆红宇精密工业集团有限公司研究一所

针对冲击波载荷作用下火炮身管易损性理论研究方法欠缺、判据模型构建不完善，提出冲击波载荷作用下火炮身管易损性理论研究方法。基于Euler-Bernoulli梁模型和刚塑性梁模型，建立冲击波载荷作用下火炮身管动力学模型。依据身管弹-塑性... 详细信息

针对冲击波载荷作用下火炮身管易损性理论研究方法欠缺、判据模型构建不完善，提出冲击波载荷作用下火炮身管易损性理论研究方法。基于Euler-Bernoulli梁模型和刚塑性梁模型，建立冲击波载荷作用下火炮身管动力学模型。依据身管弹-塑性状态的转变和塑性变形的程度，构建身管功能毁伤的物理毁伤判据。基于身管固有振动周期和冲击波正压作用时间与冲击波毁伤准则的关系，提出了冲击波毁伤准则确定系数，并构建可定量化确定冲击波毁伤准则的关系式。基于爆炸相似律，构建冲击波载荷作用下火炮身管毁伤判据数学模型。基于该理论方法，获得了冲击波载荷作用下的身管毁伤判据。该理论方法对火炮身管武器易损性研究和抗冲击波毁伤设计具有重要的意义。

关键词：火炮身管冲击波易损性毁伤判据

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人员易损性分析研究进展及应用综述

兵工学报 2024年第9期45卷 2888-2905页

作者：樊壮卿张双博卢芳云李彤华康建毅杨光明王建民国防科技大学理学院湖南长沙410073 陆军特色医学中心重庆400042 63867部队吉林白城137000

人员是战场中的核心要素,是最易损、最复杂的对象之一,其易损性研究涉及力学、数学、统计学、医学、生物学等多学科交叉,研究难度大,但对于开展杀伤效能评估、防护效能、战伤救治等具有重要价值。通过总结不同目标易损性分析的文献,提... 详细信息

人员是战场中的核心要素,是最易损、最复杂的对象之一,其易损性研究涉及力学、数学、统计学、医学、生物学等多学科交叉,研究难度大,但对于开展杀伤效能评估、防护效能、战伤救治等具有重要价值。通过总结不同目标易损性分析的文献,提出损伤评分及杀伤判据是人员易损性分析中的两个重要环节。回顾了人员损伤评分的研究现状,重点介绍了4种常用评分方法(简明创伤评分、损伤严重度评分、校正损伤严重度指数、军用战伤评分)及应用情况;给出了典型战场环境中冲击波、投射物、冲击振动、热4种主要杀伤元对无防护人员损伤的研究动态、评估模型、杀伤判据。分析了基于数字化人体模型开展的人员易损性分析应用技术,探讨了易损性分析结果的主要应用场景,分析了该领域可能的主要发展方向。所得结果可为人员易损性研究提供重要参考。

关键词：战场人员易损性创伤评分损伤判据减员预测