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基于钢筋坑蚀效应的近海隔震桥梁易损性分析

中国公路学报 2016年第8期29卷 67-76页

作者：赵桂峰何双马玉宏崔杰周福霖广州大学土木工程学院广东广州510006 广州大学工程抗震研究中心广东广州510405

为了研究近海隔震桥梁在全寿命周期内锈蚀损伤后的抗震性能,对近海隔震桥梁进行基于钢筋坑蚀效应的地震易损性分析。考虑海蚀环境中氯离子对钢筋混凝土结构的腐蚀作用,建立钢筋坑蚀效应概率模型,结合拉丁超立方抽样方法建立近海隔震桥... 详细信息

为了研究近海隔震桥梁在全寿命周期内锈蚀损伤后的抗震性能,对近海隔震桥梁进行基于钢筋坑蚀效应的地震易损性分析。考虑海蚀环境中氯离子对钢筋混凝土结构的腐蚀作用,建立钢筋坑蚀效应概率模型,结合拉丁超立方抽样方法建立近海隔震桥梁在不同服役年限下的随机样本模型。选取墩顶漂移率和支座剪应变分别作为墩柱和隔震橡胶支座的损伤指标,采用Pushover分析计算墩柱的损伤指标限值,利用增量动力分析(IDA)方法对随机样本模型进行非线性时程分析,提取样本模型在不同地震动作用下的响应值,采用回归分析得到近海隔震桥梁构件的概率地震需求模型。通过基于传统可靠度概率的易损性分析方法构建桥梁墩柱和隔震橡胶支座在全寿命周期内的易损性曲线,并结合一阶可靠度理论得到近海隔震桥梁在全寿命周期内的整体易损性曲线,评估其在全寿命周期内的抗震性能。结果表明:氯离子的腐蚀会导致桥梁墩柱的抗震性能不断降低,各构件达到不同极限破坏状态的超越概率逐渐变大,结构整体易损性曲线超越概率逐渐增大;相比于初始服役时,经过钢筋锈蚀80年后,严重破坏、完全破坏状态时结构的超越概率上限值增幅分别可达12%、10%,而超越概率下限值相比于初始服役增幅分别达到14%、12%。

关键词：桥梁工程近海隔震桥梁易损性分析钢筋坑蚀超越概率

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多维性能极限状态平面不规则结构易损性分析

振动．测试与诊断 2017年第3期37卷 560-566页

作者：黄小宁杜永峰李慧兰州理工大学防震减灾研究所兰州730050 兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心兰州730050

针对平面不规则框剪结构,在引入最不利输入角度的基础上,提出多维性能极限状态的易损性分析方法。首先,利用Matlab中小波变换系数法,判别地震动的最不利输入方向;然后,采用层间位移和层间扭转角作为性能量化指标并考虑量化指标间的相关... 详细信息

针对平面不规则框剪结构,在引入最不利输入角度的基础上,提出多维性能极限状态的易损性分析方法。首先,利用Matlab中小波变换系数法,判别地震动的最不利输入方向;然后,采用层间位移和层间扭转角作为性能量化指标并考虑量化指标间的相关性,计算超越概率,从而得到二维性能极限状态下结构的易损性曲线。利用该方法对平面不规则框剪结构进行分析得到结构在正常使用、可以使用、生命安全、防止倒塌4个性能水平下的易损性曲线。结果表明:对于平面不规则结构,地震动输入角度对结构的抗震性能有不可忽略的影响;对平面不规则结构进行易损性分析时,应同时考虑层间位移和层间扭转角双指标的影响,防止高估这类结构的抗震性能。基于多维性能极限状态的易损性分析方法对平面不规则结构抗震性能的评估更为安全、可靠。

关键词：平面不规则结构易损性分析多维性能极限状态层间位移层间扭转角

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

殿堂式古建筑木结构的离散元模拟与倒塌易损性分析

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振动工程学报 2020年第6期33卷 1150-1161页

作者：张锡成韩乙楠吴晨伟胡成明白福玉西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055 西安建筑科技大学结构工程与抗震教育部重点实验室陕西西安710055

为研究中国传统殿堂式木结构古建筑在地震作用下破坏的概率以及不同参数对结构抗震性能的影响,基于按照宋代《营造法式》制作的单层单开间殿堂式木结构模型,建立了考虑榫卯半刚性连接及斗栱减震性能的三维非线性扩展离散元模型,将计算... 详细信息

为研究中国传统殿堂式木结构古建筑在地震作用下破坏的概率以及不同参数对结构抗震性能的影响,基于按照宋代《营造法式》制作的单层单开间殿堂式木结构模型,建立了考虑榫卯半刚性连接及斗栱减震性能的三维非线性扩展离散元模型,将计算动力特性和动力响应与单向水平地震激励下的振动台试验进行了对比,并对结构的倒塌过程进行了模拟。结果表明:计算所得的结构模型自振频率与白噪声激励下试验模型误差仅为6.34%;柱头测点的相对位移时程曲线与试验实测数据基本吻合,峰值大小也基本一致;柱架和斗栱层的最大层间位移角计算值接近实测值;离散元模拟倒塌过程与试验结果相一致,表明该扩展离散单元分析方法较准确、可信;考虑了木材材性、榫卯节点刚度和斗栱刚度的影响,对以上三种影响参数分别进行折减,并建立了相应的离散元模型,通过结构动力分析得到折减模型的地震易损性曲线并与未折减模型的地震易损性曲线进行了对比,研究了不同影响参数的折减对结构倒塌概率的影响。

关键词：古建筑木结构扩展离散单元法易损性分析倒塌过程

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基于概率神经网络的地铁车站易损性分析

同济大学学报（自然科学版） 2021年第6期49卷 791-798页

作者：陈之毅黄鹏飞同济大学土木工程学院上海200092 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092

基于深度学习方法提出了一种地震响应概率模型,并基于此模型推导了地铁车站结构极限状态超越概率的计算公式,以评价结构的地震易损性。首先采用主成分分析对地震强度指标进行正交化和降维;为了克服传统地震响应概率模型中地震动强度指... 详细信息

基于深度学习方法提出了一种地震响应概率模型,并基于此模型推导了地铁车站结构极限状态超越概率的计算公式,以评价结构的地震易损性。首先采用主成分分析对地震强度指标进行正交化和降维;为了克服传统地震响应概率模型中地震动强度指标与结构地震响应指标服从对数空间线性分布假设的局限性,基于BP神经网络建立趋势模型以预测结构的地震响应;基于概率神经网络建立误差模型以描述基于统计的趋势模型与基于物理机制的数值模型之间的误差,以拓展残差的齐次方差正态分布假设的严格限制。最后,以上海典型2层三跨地铁车站为算例,计算得到其易损性曲线。结果表明,基于深度学习建立的趋势模型较好地模拟了地铁车站结构地震响应随地震强度指标第一主成分的非线性变化特征;建立的误差模型准确地描述了趋势模型预测值的残差随地震强度指标第一主成分的方差非齐次特征。

关键词：易损性分析深度学习地铁车站地震响应概率模型

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基于地震动预测模型的桥梁结构易损性分析

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2016年第6期49卷 624-630页

作者：李宁王建凯李忠献天津大学建筑工程学院天津300072 天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室天津300072

利用修正的地震动预测模型(GMPE)分别计算特定矩震级M_w、断层距R_(JB)和场地条件(以地下30,m平均剪切波速v_(s30)为代表)时近断层脉冲地震动和非脉冲地震动谱加速度的超越概率.以某两跨连续梁桥为例,利用地震易损性曲线计算特定震级、... 详细信息

利用修正的地震动预测模型(GMPE)分别计算特定矩震级M_w、断层距R_(JB)和场地条件(以地下30,m平均剪切波速v_(s30)为代表)时近断层脉冲地震动和非脉冲地震动谱加速度的超越概率.以某两跨连续梁桥为例,利用地震易损性曲线计算特定震级、断层距和场地条件时近断层脉冲地震动和非脉冲地震动作用下桥墩、桥台、支座以及桥梁系统不同损伤水平的超越概率.结果表明,不同矩震级条件下,近断层脉冲型地震动作用下桥梁构件和桥梁系统不同损伤水平的超越概率明显大于非脉冲地震动作用下相应的超越概率,如M_w=6.5、R_(JB)=10,km、v_(s30)=300,m/s时,桥梁系统轻微、中等、严重、完全破坏对应的损伤概率扩大系数(有脉冲与无脉冲条件下结构损伤概率的比值)分别为1.191、1.816、3.464、8.412;而近断层区的桥梁构件及系统的损伤概率扩大系数,随矩震级的增大而减小,随断层距和v_(s30)的增大而增大.

关键词： RC连续梁桥易损性分析近断层脉冲损伤概率

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高速铁路连续梁桥近断层地震易损性分析

哈尔滨工程大学学报 2020年第2期41卷 212-218页

作者：陈伟王冠杜彦良曹昱洲徐瑞祥郭进石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学河北省大型结构健康诊断与控制研究所河北石家庄050043 河北省减隔震技术与装置工程技术研究中心河北衡水053000

为研究近断层地震下高速铁路普通桥梁以及减隔震桥梁的抗震性能,本文应用增量动力分析(IDA)方法,选取墩顶位移作为连续梁桥的损伤量化指标对高速铁路普通连续梁桥和减隔震连续梁桥进行了近断层地震易损性分析。结果表明:同一地震强度下... 详细信息

为研究近断层地震下高速铁路普通桥梁以及减隔震桥梁的抗震性能,本文应用增量动力分析(IDA)方法,选取墩顶位移作为连续梁桥的损伤量化指标对高速铁路普通连续梁桥和减隔震连续梁桥进行了近断层地震易损性分析。结果表明:同一地震强度下,近断层地震比远场地震更具破坏性,特别是滑冲效应的近断层地震危害性更强,即在进行抗震设计时应将近断层地震的特点纳入考虑;所提出的新型减隔震支座能够有效地减少高速铁路桥梁的地震响应,保障高速铁路桥梁的地震安全性。

关键词：高速铁路连续梁近断层地震减隔震增量动力分析限位支座易损性分析远场地震

消能自复位摇摆框架墩结构地震反应及易损性分析

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中国公路学报 2021年第11期34卷 153-164页

作者：周雨龙韩强张劲泉程寿山王利辉交通运输部公路科学研究院旧桥检测与加固交通行业重点实验室北京100088 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

摇摆构造可限制结构的地震损伤和残余位移,从而提升结构的震后恢复能力。以消能自复位摇摆框架墩结构为研究对象,基于摇摆刚体假定,建立消能自复位摇摆框架墩结构的动力分析模型,并通过试验结果验证了该模型的有效性。模型中采用拉格朗... 详细信息

摇摆构造可限制结构的地震损伤和残余位移,从而提升结构的震后恢复能力。以消能自复位摇摆框架墩结构为研究对象,基于摇摆刚体假定,建立消能自复位摇摆框架墩结构的动力分析模型,并通过试验结果验证了该模型的有效性。模型中采用拉格朗日方程推导出结构的运动学方程,并考虑了桥墩复位碰撞所造成的速度折减以及预应力束和阻尼器的失效。以黄徐路摇摆桥梁结构为工程背景,对消能自复位摇摆框架墩结构进行实例分析、参数分析和易损性分析。实例分析和参数分析结果表明:阻尼器和预应力束的联合应用可减小结构的位移反应,阻尼器刚度的量纲一化参数(ρ;)越大则结构减震效果越好,且在脉冲近场地震作用下的减震效果更为明显。针对阻尼器屈服、阻尼器失效、预应力束失效和结构倒塌4个极限状态的易损性分析的结果表明:在E1地震作用下,阻尼器失效、预应力束失效和结构倒塌的发生概率极小;在E2地震作用下,阻尼器极易发生屈服,阻尼器失效和预应力束失效的概率小于20%,结构倒塌的发生概率近乎为0;在脉冲近场地震作用下,ρ;增大可降低各极限状态的发生概率,预应力束刚度的增大对各极限状态的发生概率影响较小,预应力束初始应力的增大会增加预应力束失效的发生概率。

关键词：桥梁工程摇摆框架墩刚体分析模型地震反应易损性分析

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柱式柔性墩隔震梁桥结构地震易损性分析

振动与冲击 2015年第16期34卷 48-54页

作者：张云谭平郑建勋周福霖广州大学减震控制与结构安全国家重点实验室(培育) 广州510405 广西交通科学研究院南宁530007

对柱式柔性桥墩刚度较小下部构件结构形式的中小跨径桥梁,利用铅芯橡胶支座双线性恢复力特性,通过调节桥梁下部结构整体刚度,改变地震力在不同墩柱间的分配可提升桥梁整体抗震能力。定义桥梁损伤的5种状态,归纳出以曲率延性判定5种损伤... 详细信息

对柱式柔性桥墩刚度较小下部构件结构形式的中小跨径桥梁,利用铅芯橡胶支座双线性恢复力特性,通过调节桥梁下部结构整体刚度,改变地震力在不同墩柱间的分配可提升桥梁整体抗震能力。定义桥梁损伤的5种状态,归纳出以曲率延性判定5种损伤水平的量化指标,并与桥墩墩顶位移相关联。选典型桥梁建立有限元模型进行动力弹塑性分析,将隔震改造前后桥梁墩顶位移概率需求与地震易损性进行对比。分析表明,采用柔性桥墩的梁桥结构进行合理隔震改造后,只要保证隔震支座体系正常运行,桥梁整体在大震作用下的抗震水平可明显提升。

关键词：隔震桥梁柱式柔性墩易损性分析损伤水平铅芯橡胶支座