统一考虑地震环境和局部场地影响的建筑物易损性研究

提出了一种综合考虑地震环境和场地影响的钢筋混凝土房屋地震易损性分析方法. 将地震环境、局部场地和工程结构作为一个整体,以概率地震危险性分析的方式考虑地震环境的影响,在此基础上详细考虑了随局部场地而变化的反应谱形状对结构地震反应及其破坏概率分布的影响. 此外,还提出了另一种表述结构易损性的方式,以对应于不同超越概率地震危险水平的方式, 提供结构地震破坏概率分布的信息.      

基于地震动参数的RC框架结构易损性分析

以某典型的12层钢筋混凝土框架结构作为研究对象,研究基于非线性动力时程分析和地震动参数的RC框架结构易损性分析方法。首先采用静力pushover分析判定结构薄弱层,并确定结构性能(capacity)参数;然后应用非线性动力时程分析估计结构地震反应,研究以峰值加速度和基本周期加速度反应谱作为地震动参数结构反应的不确定性,并进一步分析结构地震需求(demand)参数与地震动参数的关系;在此基础上,分别建立该结构基于峰值加速度和加速度反应谱的易损性曲线,通过考虑场地条件对地震动特性的影响,研究场地条件对结构易损性的影响,结果表明不同场地条件下的结构易损性曲线有一定差异。应用本文方法,根据新一代地震区划图或地震安全性评价确定的地震动参数,可以直接估计结构在未来地震中出现不同破坏的概率,这在结构的抗震性能评估和地震损失预测中有一定意义。     

桩土作用对隔震梁桥地震易损性及震后通行能力影响

为确定桩土作用对一座位于Ⅲ类场地上的110m三跨连续梁桥地震易损性曲线和震后通行能力的影响,首先建立墩底固结和考虑桩土作用2种有限元模型,选取50条实测的、符合工程场地条件的不同强度地震波作为输入,分别以桥墩墩顶和支座最大位移为目标响应,计算得到转角延性比和支座剪应变值,进而构建桥墩和支座的易损性曲线;然后通过宽界限法建立桥梁系统的地震易损性曲线,提出新的平均损伤水平值计算公式并结合易损性曲线评估该连续梁桥的震后通行能力。分析结果表明,同一地震强度下考虑桩土作用时的桥墩位移峰值比墩底固结情况大,更符合实际情况;对于桥梁构件易损性曲线而言,考虑桩土作用时支座破坏超越概率最大,但与墩底固结情况相比相差不大;采用桥梁系统地震易损性曲线评价桥梁交通流量变化更加合理,固结模型的震后交通流量评估Ⅲ类场地情况时不可忽略桩土作用对桥梁地震易损性的影响。     

辽宁省地震易发区地震危险性研究

盘锦、海城、营口地区是辽宁省内地震活动性最强、地震危险性最高的地区。该地区开展了大量重点工程地震安全性评价、区域性地震区划和地震小区划工作，但尚未开展基于场地条件的区域尺度地震危险性研究。独有的沉积特点使该地区场地条件较复杂，因此在地震危险性概率分析中考虑场地条件是必要的。本文基于新一代中国地震动参数区划图基本原理和技术原则，结合盘锦、海城、营口地区场地条件特征，采用基于地形坡度的方法对场地条件进行分类，确定场地地震动影响系数，给出该地区基于区域场地条件的地震危险性分布，相关研究结果可为地震风险评估和防震减灾规划提供参考。     

考虑场地效应的非一致激励下桥梁地震响应特点分析

本研究拟从常规桥梁（跨径不超过150m且桥长不超过600m）出发,考虑局部场地效应,对某工程场地的地震反应进行三维动力有限元分析。将计算得到的地表地震动作为桥梁桥墩处的非一致输入,然后再通过有限元时程分析计算得到桥梁的地震反应。通过与一致激励及考虑行波效应激励的地震反应计算结果进行比较,得出以下结果:由于局部场地条件对地震动的频谱、峰值加速度都有影响,与一致激励相比,考虑局部场地的非一致激励对于桥梁的下部结构反应影响较小,而对于上部结构响应影响明显;考虑行波效应的非一致激励对于桥梁地震响应有减弱效果。研究结果表明,仅考虑行波效应引起的地震动非一致性开展桥梁地震响应分析并不具备保守性。     

基于神经网络的唐山市震害预测

地震反应谱是城市地震小区划的关键，也是房屋抗震设计和减灾的基础。反应谱最大值，即地震影响系数最大值是地震反应谱的最重要参数之一，由于地震影响系数最大值受到场地条件、基岩条件和特殊地质现象等诸多因素的共同影响，相互关系复杂且不能用经验公式简单表示，故地震影响系数最大值的精确计算是困扰科技工作者多年的难题。地震影响系数最大值分布的精细预测，关键在于如何选择基岩指标，以及如何确定基岩条件、场地条件和特殊地质现象等指标的分布与地震影响系数最大值分布之问的关系。根据唐山市具体情况，应用人工神经网络方法建立预测模型，探讨较为准确的地震影响系数最大值分布计算方法，为确定唐山市地震反应谱小区划奠定了基础。     

复杂场地上结构地震反应的研究

介绍了局部复杂场地上结构震害异常的实例。使用显式有限元法分析了陡坎和山坡止方结构地震反应的特点，计算结果表明，复杂场地上地面运动的差动对结构地震应力的影响是不容忽视的。     

非一致激励条件下工程场地地震动相干函数的数值模拟--Ⅱ分析方法的应用

在文《非一致激励条件下工程场地地震动相干函数的数值模拟———Ⅰ分析原理和方法》中,通过将随机振动的虚拟激励原理与工程波动理论散射问题的求解方法相结合,提出了开放系统中非一致激励条件下工程场地地震动随机场的数值模拟方法。本文将建议方法应用于具有非一致随机激励的复杂工程场地的地震动相干函数分析之中,讨论了受局部场地条件影响的地震动相干函数的若干特征。     

基于性能的RC桥梁地震易损性分析

桥梁的地震易损性分析大多数基于桥梁的破坏状态,基于结构性能的易损性分析直接给出结构对应于不同功能等级的失效概率,因此基于性能的易损性分析更具有实用价值。迄今为止,在桥梁领域尚没有基于结构性能的易损性分析,其主要困难在于定义与结构性能水准相适应的量化性能指标。基于结构极限状态定义了钢筋混凝土桥梁的4个性能水准,以目标墩顶漂移率为量化性能指标,提出基于性能的钢筋混凝土桥梁的地震易损性分析方法。由于桥墩是桥梁结构中极易受到破坏且不易更换的构件,因此常通过研究桥墩的易损性来研究桥梁结构的易损性。在地震作用下,隔震装置将会影响桥墩的易损性,但是目前缺少相关研究。以4跨连续钢筋混凝土桥梁为例,采用Open Sees分别建立非隔震桥梁和隔震桥梁的有限元模型,考虑地震动随机性,对两种桥梁进行了基于IDA(增量动力分析方法)的非线性动力时程分析。最后用文中提出的方法分别对非隔震桥梁和隔震桥梁的中墩进行基于性能的地震易损性分析,并形成易损性曲线。对比非隔震桥梁和隔震桥梁中墩的易损性曲线,分析隔震支座对桥墩易损性的影响。     

基于增量动力分析方法的砌体结构地震易损性分析

砌体结构是一种脆性结构,变形能力和承载力均较低,因取材方便、施工简单和造价低等优势在中国被广泛应用。为了评估砌体结构的抗震性能,本文基于增量动力分析（Incremental Dynamic Analysis,IDA）方法研究了多层砌体结构的地震易损性,分析了影响砌体结构地震易损性的主要因素以及群体多层砌体结构地震易损性。研究结果表明:在相同场地条件情况下,砌体结构的房屋层数、砌筑砂浆强度、设防烈度和墙体面积率对结构的地震易损性影响较明显;当结构层高在2.8~3.3 m之间时,层高对结构地震易损性的影响不大。抗震设防砌体结构抗震能力比不设防结构有明显提高,说明构造柱和圈梁等构造措施能显著提高砌体结构的抗倒塌能力,这与目前的基本认识相同,也证明了增量动力分析方法的有效性。     

近断层地震动下设置BRB的双向减隔震桥梁地震反应

在近断层地震动下桥梁结构将发生较大反应,减隔震设计是减轻地震损伤的重要手段。提出了在桥梁双柱墩横桥向设置防屈曲支撑(BRB),在纵桥向设置铅芯橡胶支座(LRB)的双向减隔震体系。利用Midas Civil软件建立3种不同减隔震方式的桥梁结构模型:LRB仅单向,LRB双向与LRB联合BRB,运用非线性时程分析方法计算了桥墩反应(墩顶侧移角、残余位移角和曲率延性)、LRB支座变形和BRB的耗能特性等。结果表明:在近断层地震动输入下联合设置LRB和BRB的双向减隔震桥梁减震效果明显,相比其它2种方式,能有效降低墩柱的塑性变形及起到保护桥墩的作用。在横桥向,桥墩最大侧移角、残余位移角和最大曲率延性系数都显著降低。     

钢筋混凝土桥梁地震易损性评估模型设计

桥梁作为交通中不可或缺的一部分,对其地震易损性进行研究具有现实意义。针对当前桥梁地震易损性分析方法存在准确性待提升的问题,提出基于模糊评定的钢筋混凝土桥梁地震易损性评估模型。以桥梁结构层次、材料层次及边界层几方面为主对桥梁评估过程中的不确定性参数进行分析。以分析结果为依据,考虑到桥梁损失是一个比较模糊的概念,引入模糊数学中的模糊评定方法对桥梁地震易损性进行评估。融合位移下桥梁支座损伤分析、能量下桥墩损伤分析、周期下桥梁结构整体损伤分析,构建可以反映钢筋混凝土桥梁由局部到整体的多层次模糊易损性评估模型。通过实验对所建模型进行验证,结果显示：在纵向只发生轻微破坏,且轻微破坏的概率较小,基本处于完好状态。而在横向,发生轻微破坏的概率较大,甚至还可能发生中等破坏。在地震作用下,桥梁破坏也基本以轻微破坏和中等破坏为主,严重破坏的概率很小。     

Local site effects on a high-pier railway bridge under tridirectional spatial excitations: Nonstationary stochastic analysis

This paper presents a theoretical nonstationary stochastic analysis scheme using pseudo-excitation method (PEM) for seismic analysis of long-span structures under tridirectional spatially varying ground motions, based on which the local site effects on structural seismic response are studied for a high-pier railway bridge. An absolute-response-oriented scheme of PEM in nonstationary stochastic analysis of structure under tridirectional spatial seismic motions, in conjunction with the derived mathematical scheme in modeling tridirectional nonstationary spatially correlated ground motions, is proposed to resolve the drawbacks of conventional indirect approach. To apply the proposed theoretical approach readily in stochastic seismic analysis of complex and significant structures, this scheme is implemented and verified in a general finite element platform, and is then applied to a high-pier railway bridge under spatially varying ground motions considering the local site effect and the effect of ground motion nonstationarity. Conclusions are drawn and can be applied in the actual seismic design and analysis of high-pier railway bridges under tridirectional nonstationary multiple excitations.     

Seismic vulnerability estimation of the building considering seismic environment and local site condition

Introduction The estimation of damage probability distribution among different damage states of rein-forced concrete buildings is a key component of earthquake loss estimation for modern city or a group of cities. With the development of city, the reinforced concrete buildings are major compo-nent parts of modern cities. Vulnerability estimates for these kinds of buildings are of importance to those responsible for civil protection, relief, and emergency services to enable adequate contin-genc…     

温度对铅芯橡胶支座隔震桥梁抗震性能的影响分析

为了研究温度对铅芯橡胶支座（LRB）隔震桥梁抗震性能的影响,以一座七跨连续梁桥为对象,考虑LRB在夏季和冬季不同温度下的力学特性,利用OpenSees对桥梁抗震性能进行研究。通过对不同温度下墩柱、支座及桥梁系统的地震易损性分析,获得了温度对铅芯橡胶支座隔震桥梁抗震性能的影响。结果表明:（1）与夏季相比,冬季低温降低了桥墩的延性及LRB的剪切变形和耗能能力,使地震作用时墩顶位移和支座变形均小于夏季,降低了LRB的减震效果;（2）冬季低温增大了地震作用时桥墩、LRB及桥梁系统在各个破坏状态的损伤概率,在中等及严重破坏状态时损伤概率相比夏季分别增加了8%和15%。在寒冷地区进行LRB隔震桥梁设计时,应考虑低温导致的LRB隔震效果降低对桥梁抗震性能的影响。     

Effects of structural characterizations on fragility functions of bridges subject to seismic shaking and lateral spreading

This paper evaluates the seismic vulnerability of different classes of typical bridges in California when subjected to seismic shaking or liquefaction-induced lateral spreading. The detailed structural configurations in terms of superstructure type, connection, continuity at support and foundation type, etc. render different damage resistant capability. Six classes of bridges are established based on their anticipated failure mechanisms under earthquake shaking. The numerical models that are capable of simulating the complex soil-structure interaction effects, nonlinear behavior of columns and connections are developed for each bridge class. The dynamic responses are obtained using nonlinear time history analyses for a suite of 250 earthquake motions with increasing intensity. An equivalent static analysis procedure is also implemented to evaluate the vulnerability of the bridges when subjected to liquefaction-induced lateral spreading. Fragility functions for each bridge class are derived and compared for both seismic shaking （based on nonlinear dynamic analyses） and lateral spreading （based on equivalent static analyses） for different performance states. The study finds that the fragility functions due to either ground shaking or lateral spreading show significant correlation with the structural characterizations, but differences emerge for ground shaking and lateral spreading conditions. Structural properties that will mostly affect the bridges＇ damage resistant capacity are also identified.     

2021年青海玛多7.4级地震共玉高速震害与启示

2021年5月22日青海玛多发生了M7.4级地震,造成了共和至玉树高速公路部分损毁。首先,基于地震现场考察及资料查阅,介绍了该条公路在此次地震中主要的震害类型及总体的震害情况;其次,统计分析了共玉高速上桥梁震害情况与结构形式等的关系。发现此次地震大桥震害远比中小桥要严重,简支空心板梁桥震害要比连续箱梁严重。鉴于此次地震在极震区缺少强震记录,本文提出一种基于衰减关系和台站土层条件的推测地震动简化方法,从地震动特征角度分析玛多地震对共玉高速破坏机理。最后讨论了此次地震对我国高原地区交通结构抗震的经验与启示。     

Effects of uncertain characteristic periods of ground motions on seismic vulnerabilities of a continuous track–bridge system of high-speed railway

The high-speed railway in China has to pass through the site surrounded by several known faults. Different earthquake mechanics of those faults and propagation paths cause different ground motions, including different peak ground accelerations (PGA), durations and characteristic periods, acting on the high-speed railway bridges. However, the previous seismic vulnerability analysis mainly aimed at the influence of PGA instead of characteristic periods on the seismic fragilities of bridge structure rather than track–bridge system. By taking a typical and common continuous bridge recommended in Chinese criterion as example, the effects of the uncertain characteristic periods of ground motions on the seismic responses and fragilities of track–bridge system were analyzed based on a numerical method. The results indicate that the probabilities exceeding any damage state of most components, including the bridge and track parts, increase with the characteristic period of ground motions. The uncertain characteristic periods of ground motions should be fully considered for the seismic design of track–bridge system, especially when the uncertain characteristic periods change around a small value. In the seismic vulnerability analysis, the uncertain of the designed characteristic period of ground motions should be developed by considering the different earthquake mechanics of several known faults surrounding the bridge site and the complex propagation paths of ground motion waves through different soils. Using a constant characteristic period of ground motions only considering the soil profile at the local site of bridge possibly leads to an unsafe result in the current criterion.     

强震下斜交桥地震反应与减隔震性能分析

针对斜交桥在破坏性地震中发生破坏和损伤的突出问题,采用铅芯橡胶支座(LRB)进行隔震和滞回耗能。基于OpenSees平台建立了不同斜度的传统非隔震和全桥采用LRB隔震的4跨斜交连续梁桥动力分析模型,沿2个水平方向输入远场地震动和具有向前方向性效应、滑冲效应以及无速度脉冲效应的近断层地震动,并进行非线性时程计算,研究桥墩和挡块的损伤状态、主梁旋转度、碰撞力与斜交桥斜度的关系以及LRB对斜交桥抗震性能的影响。结果表明:向前方向性效应和滑冲效应的脉冲型地震动作用下的斜交桥地震反应和损伤明显大于无速度脉冲近断层和远场地震动作用; 采用LRB隔震后,明显降低了固定墩的地震损伤,桥墩位移减震率可达到50%以上; LRB隔震桥主梁与挡块的间隙宜结合桥梁的地震风险和设计位移进行确定。