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随机地震下耗能构件关键参数对自复位桥墩地震响应的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第10期55卷 3779-3786页

作者：蒋丽忠付豪周旺保聂磊鑫王晓婵娟蒋智勇赵坚蒋星宇中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075 湖南云景建设有限责任公司湖南长沙410119 湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410200

自复位桥墩具有能够在震后快速恢复桥梁的使用功能。为了得到不同参数下耗能构件对于自复位桥墩地震响应指标的影响,取8度区的高速铁路双线简支箱梁桥作为研究对象,从Peer数据库中筛选出具有随机特征的40条地震波对有限元模型进行非线... 详细信息

自复位桥墩具有能够在震后快速恢复桥梁的使用功能。为了得到不同参数下耗能构件对于自复位桥墩地震响应指标的影响,取8度区的高速铁路双线简支箱梁桥作为研究对象,从Peer数据库中筛选出具有随机特征的40条地震波对有限元模型进行非线性时程分析,通过假设检验的统计学方法得到地震响应指标的分布规律和具有95%保证率的桥墩地震响应指标上界值。研究结果表明:在随机地震作用下,自复位桥墩各地震响应指标均服从正态分布;自复位桥墩在地震过程中具有较小的残余位移,随着耗能构件初始刚度和屈服力增加,墩顶最大位移逐渐减小,混凝土压应变和钢筋拉应变逐渐增大;在考虑地震随机性基础上,提出基于概率保证率的自复位桥梁耗能构件初始刚度和屈服力的合理取值范围,可为合理设置自复位桥墩耗能构件关键参数提供参考。

关键词：震后快速修复铁路自复位桥墩耗能构件随机地震地震响应指标

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随机地震下结构性能的跳变退化概率模型研究

地震工程与工程振动 2014年第2期34卷 34-40页

作者：王超张社荣于茂王高辉天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072

由于外部荷载和内部材料复杂时变特性的影响,服役结构的性能退化机制复杂。特别是在随机地震荷载等突发性因素下,结构性能的退化规律不再由确定性衰减函数描述。引入地震间隔时间为Gamma分布的标值点过程来描述地震发生的随机性,在对结... 详细信息

由于外部荷载和内部材料复杂时变特性的影响,服役结构的性能退化机制复杂。特别是在随机地震荷载等突发性因素下,结构性能的退化规律不再由确定性衰减函数描述。引入地震间隔时间为Gamma分布的标值点过程来描述地震发生的随机性,在对结构性能退化进行一般性描述的基础上,提出随机地震作用下结构性能的跳变退化模型。利用跳变退化模型,推求了工程结构在一次地震和多次连续随机地震作用下发生破坏的概率。分析表明,该模型可以分析工程结构一次或者数次地震作用下结构性能小于某个给定阈值水平的破坏概率,从而为确定合理的主动维护策略提供依据。

关键词：退化结构随机地震跳变退化概率模型

横向随机地震下震致轨道几何不平顺的功率谱密度曲线研究

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土木工程学报 2022年第2期55卷 61-72页

作者：余建蒋丽忠周旺保冯玉林刘祥中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室湖南长沙410075 华东交通大学江西南昌330013

为了保证高速铁路系统在抗震救灾期间能够继续运营以实现运送救援物资、医疗力量,有必要对震致轨道几何不平顺进行合理的预测。该文以高速铁路CRTSⅡ型轨道-桥梁系统为对象建立了有限元模型,从PEER强震数据库中筛选出60条具有随机特征... 详细信息

为了保证高速铁路系统在抗震救灾期间能够继续运营以实现运送救援物资、医疗力量,有必要对震致轨道几何不平顺进行合理的预测。该文以高速铁路CRTSⅡ型轨道-桥梁系统为对象建立了有限元模型,从PEER强震数据库中筛选出60条具有随机特征的地震波并对有限元模型开展了非线性时程分析,研究了地震轨道残余不平顺的分布规律,提出了一种构造震致轨道几何不平顺功率谱密度曲线的方法,生成了震致轨道几何不平顺样本,探讨了震后轨道不平顺的模拟方法。研究结果表明:在横向地震后轨道发生了明显的轨向、高低、水平不平顺,轨距不平顺的幅值较小;轨道的地震随机残余不平顺在各个频率的功率谱密度服从对数正态分布;震致轨道几何不平顺谱可通过地震轨道残余不平顺谱集的均值和方差简单表示;初始不平顺对震致不平顺的影响作用可以忽略不计,震后轨道几何不平顺可以近似视为初始不平顺和震致不平顺之和。

关键词：高速铁路桥梁 CRTSⅡ型轨道系统随机地震轨道不平顺轨道谱

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考虑堆石料软化的坝坡随机地震动力稳定分析

岩土工程学报 2019年第3期41卷 414-421页

作者：孔宪京庞锐徐斌周扬邹德高大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024 海岸和近海工程国家重点试验室(大连理工大学) 辽宁大连116024

地震尤其强震作用下,土石坝筑坝堆石料会逐渐呈现出软化特性,影响坝坡安全。为有效评估堆石料软化对坝坡稳定性的影响,结合地震动随机性,考虑不同地震强度水平,提出了基于等价极值分布和广义概率密度演化方法的坝坡安全概率分析方法,并... 详细信息

地震尤其强震作用下,土石坝筑坝堆石料会逐渐呈现出软化特性,影响坝坡安全。为有效评估堆石料软化对坝坡稳定性的影响,结合地震动随机性,考虑不同地震强度水平,提出了基于等价极值分布和广义概率密度演化方法的坝坡安全概率分析方法,并基于坝坡稳定最小安全系数、安全系数超限累积时间、累积滑移量3个物理量,对242 m高的面板堆石坝进行随机动力响应分析和概率可靠度分析。结果表明:地震作用过程中,随着地震强度的增加,考虑软化与不考虑软化的计算结果差别逐渐增大,因为地震作用下,堆石料软化特性逐渐显现;同时,在地震激励下,堆石料软化是一个渐进过程。因此,考虑坝坡堆石料软化,对高土石坝抗震性能分析具有重要的意义。此外,单纯从最小安全系数角度考察土石坝坡稳定性,是不合理的,需要结合安全系数超限累积时间和累积滑移量,全面评估坝坡的安全性。提出的随机概率分析方法,可以对土石坝坡的可靠度给出较为准确的评价。

关键词：高土石坝堆石料软化随机地震坝坡稳定概率分析

基于虚拟激励的滞变支撑耦合结构的随机地震响应分析

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核动力工程 2011年第1期32卷 10-15页

作者：黄茜臧峰刚张毅雄中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610041

相邻结构间的滞变支撑连接能有效缓解结构的地震响应。国际上广泛采用基于求解Lyapunov微分方程的随机振动法解决该类问题。Lyapunov法的地震输入局限于散粒噪声,限制了该方法的工程运用。本文假设结构始终保持线弹性,用Bouc-Wen模型模... 详细信息

相邻结构间的滞变支撑连接能有效缓解结构的地震响应。国际上广泛采用基于求解Lyapunov微分方程的随机振动法解决该类问题。Lyapunov法的地震输入局限于散粒噪声,限制了该方法的工程运用。本文假设结构始终保持线弹性,用Bouc-Wen模型模拟非线性滞变恢复力,通过扩阶、降阶矩阵的使用,结合随机等效线性化法,导出滞变支撑连接耦合结构的虚拟激励方程,建立了虚拟激励与响应的关系,形成结构平稳随机地震响应的闭合求解表达式;并基于此方法求解两剪切结构的随机地震响应。数据表明:本文方法与Lyapunov法的计算结果有很好的一致性。随后,采用本文方法分析了滞变支撑在缓解结构地震响应中的作用;基于不同的控制策略,开展了最优初始屈服力的参数研究。

关键词：滞变支撑随机地震虚拟激励

液化土中管道随机地震响应分析与可靠度评价研究

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岩土工程学报 2024年第1期46卷 81-89页

作者：徐斌陈柯好王星亮庞锐大连理工大学建设工程学部水利工程学院辽宁大连116024 海岸和近海工程国家重点室验室(大连理工大学) 辽宁大连116024

地震作用下饱和砂土液化会导致埋地管道上浮,引起系统功能失效。为探究液化场地中埋地管道的地震响应和可靠度水平,充分考虑地震动的随机性和非平稳性,提出了基于概率密度演化法和等价极值分布的概率分析方法,从超孔隙水压力、加速度和... 详细信息

地震作用下饱和砂土液化会导致埋地管道上浮,引起系统功能失效。为探究液化场地中埋地管道的地震响应和可靠度水平,充分考虑地震动的随机性和非平稳性,提出了基于概率密度演化法和等价极值分布的概率分析方法,从超孔隙水压力、加速度和结构位移变形三方面对埋地管道进行随机动力分析和可靠度评价。结果表明:地震动的随机性对埋地管道的动力响应有显著影响,传统的确定性分析方法可能会低估管道的地震响应,提出的分析方法能较全面地研究管道的上浮机理和可靠度水平;地震作用下,孔隙水压力上升,导致土壤有效应力下降,进而发生土壤液化是管道上浮的主要原因;两侧土壤向管道底部的挤压和指向管底的渗流压力进一步加剧了管道的抬升。最后,基于成灾机理研究了U型碎石排水对埋地管道的减灾效果和机理。提出的随机概率分析方法,可以对管道的上浮机理和可靠度做出较为准确的分析。

关键词：液化土埋地管道随机地震概率分析上浮机理

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随机地震作用下隧道结构抗震可靠度研究

地震工程与工程振动 2020年第4期40卷 1-7页

作者：陈之毅姚宜星同济大学土木工程学院上海200082

地震引起的地面运动是非常复杂的随机过程,具有时间和频率非平稳的特性。用确定性方法对隧道结构抗震性能的评价未能考虑地震动的随机性。本文提出采用概率密度演化法计算隧道结构在随机地震作用下变形响应的概率分布,并引入变形指标计... 详细信息

地震引起的地面运动是非常复杂的随机过程,具有时间和频率非平稳的特性。用确定性方法对隧道结构抗震性能的评价未能考虑地震动的随机性。本文提出采用概率密度演化法计算隧道结构在随机地震作用下变形响应的概率分布,并引入变形指标计算其在随机地震作用下的可靠度以评估抗震性能。首先根据概率守恒原理的随机事件描述建立概率密度演化方程;其次,根据相应的初始条件与边界条件,采用总变差不增(TVD)格式的有限差分方法求解方程;最后求和得到隧道结构变形指标的概率分布并依据指标限值给出可靠度。结果表明,在随机地震作用下,隧道结构变形响应的概率分布与地震动强度随时间变化规律一致。采用不同变形指标计算得到的可靠度存在差异,直径变形率对应的结构可靠度为0.752 1,隧道倾斜角对应的结构可靠度为0.875 0。

关键词：随机地震概率密度演化法抗震可靠度评估指标

随机地震作用下隧道动力响应的概率密度演化分析

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岩土工程学报 2024年第S02期46卷 21-25,37页

作者：张冬梅郭力申轶尧黄忠凯同济大学土木工程学院上海200092 青海大学土木水利学院青海西宁810016

由于地震动的随机性特征,确定性方法难以完全考虑地震动复杂随机性特点,采用随机分析方法研究隧道结构的地震响应对地下结构抗震设计具有重要的现实意义。以软土场地中圆形隧道结构为研究对象,建立典型工程场地下土体-隧道整体非线性动... 详细信息

由于地震动的随机性特征,确定性方法难以完全考虑地震动复杂随机性特点,采用随机分析方法研究隧道结构的地震响应对地下结构抗震设计具有重要的现实意义。以软土场地中圆形隧道结构为研究对象,建立典型工程场地下土体-隧道整体非线性动力相互作用分析模型,利用随机地震动模型生成符合抗震设计规范要求的非平稳地震动,将概率密度演化分析方法引入到隧道结构抗震分析中,初步探讨了隧道结构抗震性能概率密度演化特征,并以隧道倾斜角为抗震性能指标,利用概率密度演化方法求解隧道结构响应的概率密度函数,得到隧道在无破坏、轻微破坏、中等破坏和严重破坏时隧道倾斜角的超越概率。研究结果表明:隧道倾斜角在四种破坏状态下的超越概率分别为98.88%,86.10%,30.90%和3.70%;提出的概率密度演化方法可以准确获取隧道倾斜角瞬时概率信息,为研究隧道结构抗震性能的概率演化特征提供了新的思路和途径。

关键词：隧道结构概率密度演化方法随机地震动力响应超越概率

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随机地震作用下地基及土石坝永久变形分析

岩土工程学报 1996年第3期18卷 19-27页

作者：刘汉龙河海大学地质与岩土工程系

地基及土石坝在地震作用下的永久变形分析方法可分为确定性分析和随机性分析两大类。本文基于等价结点力模型，将地震地面运动模拟为平稳高斯过滤白噪声过程，通过随机地震反应分析，建立了一种地基及土石坝在随机地震作用下的永久变形... 详细信息

地基及土石坝在地震作用下的永久变形分析方法可分为确定性分析和随机性分析两大类。本文基于等价结点力模型，将地震地面运动模拟为平稳高斯过滤白噪声过程，通过随机地震反应分析，建立了一种地基及土石坝在随机地震作用下的永久变形分析和永久变形危险性分析方法。该法不仅能预测永久变形的平均幅值，而且能给出不同控制变形的破坏概率。本文最后对瀑布沟土石坝进行了数值分析，并给出相关结论。

关键词：土石坝地基随机地震变形平均幅值