基于人工神经网络的城市桥梁震害评估方法

为了使已有的桥梁震害评估方法适用于城市立交桥和高架桥,将桥梁结构是否规则考虑为评估模型的一项输入参数,并剔除了以往桥梁震害评估方法中不合理的影响因素以提高所提方法的可操作性.基于BP神经网络算法,以唐山地震和汶川地震中收集的54座梁式桥的震害资料作为网络训练样本,建立了梁式桥震害评估神经网络模型;通过讨论神经网络模型的泛化能力,得到了较满意的结果,表明该方法具有一定的准确度,可以应用于城市桥梁震害评估工作.     

基于VC++的梁式桥震害评估软件

震后桥梁结构震害快速评估能够为地震应急救援提供重要参考信息,对减灾工作具有重要价值。为了快速准确地评估遭受地震影响梁式桥的破坏状态,使梁式桥震害评估方法在地震应急中发挥更大作用,基于统计回归模型、神经网络模型和推断模型等三种梁式桥震害评估模型,采用VC++6.0及Access2003数据库软件开发了有关评估软件,并以桥梁震害资料为算例验证了软件的可靠性。     

铁路梁式桥地震灾害损失评估

针对铁路桥梁地震灾害评估中多因素影响问题,结合铁路桥梁地震灾害的复杂特点和各结构层次的震害表现形式,从桥面系、上部结构和下部结构3个方面构建铁路梁式桥地震灾害评估指标体系.基于改进的层次分析法计算了各评估指标的权重,以桥梁承灾系统为研究主体,运用多级综合模糊理论,建立铁路梁式桥震害评估模型.结合汶川地震中一座铁路混凝土...     

遗传优化神经网络方法在桥梁震害预测中的应用

本文将遗传算法与神经网络相结合,从而建立了一种高效的、实用的桥梁震害预测方法。根据遗传算法具有局部寻优的特点,为避免BP神经网络陷入局部极小值,本文将二者结合起来形成GA-BP混合算法,以GA优化神经网络的初始权值和阈值,对网络进行训练。在大量收集梁式桥震害资料的基础上,将此算法引入桥梁的震害预测中,并与传统的单独BP神经网络相比较,结果表明该方法能够有效、准确地对桥梁结构进行震害预测。     

基于PSO-SVM的城市桥梁群体震害预测模型研究

本文根据城市桥梁群体的实际震害资料数据,采用粒子群算法（PSO）来优化支持向量机（SVM）参数,选择影响桥梁震害等级的8个因素作为特征输入向量,充分用2种算法的优点建立PSO-SVM的桥梁震害预测模型。通过比较PSO-SVM和SVM模型对桥梁震害的预测能力,发现PSO-SVM模型具有较高预测精度和较高的推广价值。本文的研究成果对桥梁震害等级的预测具有一定的参考价值和指导意义。     

陇南公路总段桥梁震害及易损性分析

陇南公路总段所辖百余座大中小桥,在5.12四川汶川特大地震中遭受了不同程度的损害。本文首先介绍了这些桥梁的震害和现场鉴定情况,然后为验证桥梁易损性理论分析与现场科学考察所得震害等级的一致性,在收集大量所需参数的基础上,采用公路桥梁震害预测经验统计法,对其中154座有详备资料的桥梁进行了易损性分析,并与科考结果进行统计意义上的对比,从较好的一致性中验证了桥梁震害预测结果。最后在公式修正和桥梁加固等方面提出了建议。     

基于典型生命线工程震害评定地震烈度的研究

目前,《中国地震烈度表》(2008)对地震烈度的评定,依靠人的感觉、房屋震害、其他震害现象及水平地震动参数等指标。随着社会的发展、生命线地震工程研究的深入,在震后依据现行地震烈度表判定某地区的烈度时,存在一些不足之处。在这种背景条件下,考虑在地震烈度表中引入一些典型的生命线工程指标,用于辅助地震区地震烈度的评定,有一定的社会需求。本文以生命线工程地震烈度评定为研究的切入点,选择系统中典型结构物或设备进行地震烈度的评定,主要工作内容及成果如下:(1)对我国破坏性地震中典型桥梁震害进行了详细的分析,按照桥梁的结构形式、地震烈度、破坏部位、破坏部位的数量、桥梁的破坏等级、是否发生间接震害等分类整理汇总。根据现有桥梁的占有量,选择两类主要的桥梁类型——梁式桥和拱桥作为研究对象,以地震烈度为基本分类依据,寻找梁式桥和拱桥宏观震害与地震烈度间的关系。经统计分析,得到各烈度下梁式桥和拱桥出现各种震害的概率;得到各烈度下梁式桥和拱桥在完好、轻微、中等、严重和毁坏等5种破坏等级下出现的概率;得到各破坏等级下桥梁不同部位出现震害的概率;得到在各烈度下桥梁出现破坏部位种类的概率。将统计得到的概率简化,采用"个别、少数、多数、绝大多数"等不定量数词对各种震害或破坏等级进行限定,依据桥梁的破坏等级和破坏部位两种震害方式评价地震烈度,给出基于桥梁震害评定地震烈度的建议指标。该建议指标与现行地震烈度表模式相近,不定量数词范围定义一致,为地震烈度表中引入生命线工程的评价指标提供参考。(2)对我国破坏性地震中的变电站内的电力设备进行了广泛而细致的震害分析,总结电力设备的自身结构形状及材料构成特点,通过比较和综合归纳、统计分析,对变电站中变压器本体位移、变压器套管、断路器、隔离开关、CT、PT和避雷器等设备宏观震害进行研究,按照不同烈度进行分类统计。得到各烈度下各类设备震害出现的概率;判断各变电站的破坏等级,并得到各烈度下变电站出现完好、轻微、中等、严重和毁坏等5种破坏等级的概率;得到变电站各破坏等级下各设备出现震害的概率;得到各烈度下变电站内出现破坏设备种类的概率。将统计得到的概率简化,采用"个别、少数、多数、绝大多数"等不定量数词对电力设备各种震害或变电站的破坏等级进行限定,依据变电站的破坏等级和电力设备震害两种方式评价地震烈度,给出依据电力设备震害评定地震烈度的建议指标。该指标与现行地震烈度表模式相近,不定量数词范围定义一致,为地震烈度表中引入生命线工程的评价指标提供参考。(3)对我国破坏性地震中的供水管道进行了广泛而细致的震害分析,对国内外供水管道震害进行分析,总结其震害特点和震害规律。由于供水管道在地震中的易损程度较高,在VI度区庭院管道就可能发生破坏,且随地震烈度的增大,管道破坏也相应加重。此外,供水管道的震害受地震动参数、场地条件、管材特征、管材的设计、使用年限和施工质量等多种因素的影响,统计时很难给出精准的关系。本文从供水管道的区域平均破坏率和系统功能状态为切入点,对国内供水管道震害进行分析和统计,总结震害规律。选择单位长度内管道的破坏处数进行统计,得到各烈度下的供水管道破坏等级;总结各烈度下供水管线的震后水压、漏损率和功能失效时间一级系统功能恢复的难易程度,大范围内衡量了管道震害破坏程度。参考日本和前苏联地震烈度表中对管道的描述,结合震后供水管道的破坏等级和功能失效模式给出基于供水管道震害评定地震烈度的建议指标。(4)应用定性比较分析方法,找出各级地震烈度下,桥梁各电力设备中选定的震害之间的因果联系,确定各破坏同时出现的概率,相较于传统统计方法得到的"和/或"结论更为合理。这是定性比较分析方法在地震工程学领域的初次使用,为今后该方法在地震工程领域的应用奠定了一些基础。本文研究给出的建议指标与现行地震烈度表模式相近,不定量数词范围定义一致,可为地震烈度表中引入生命线工程的评定指标提供参考。     

SVM方法在公路涵洞震害预测中的应用

在公路交通系统的地震易损性分析中,引入了SVM理论,研究了其用于公路涵洞震害预测的步骤和方法。根据汶川地震陇南公路段所辖部分涵洞震害资料,选取地震烈度等6个震害因子作为输入参数,涵洞的破坏等级作为输出参数建立了涵洞的SVM模型,并随机选取部分实际震害观测数据作为测试数据,其余数据作为训练数据对该模型进行了多次测试,预测准确率较高。结果表明:(1)涵洞震害因子选取比较合理;(2)SVM模型能够应用于实际涵洞的震害预测中,且具有较好的推广应用前景。     

改进的城市桥梁震害预测因子法研究及其应用1

本文根据对青岛市123座桥梁的考察结果,建立了与青岛市桥梁类型比例相当的国内243座桥梁的资料,并以此为对象阐述了城市桥梁震害预测因子法的研究过程,确定了桥梁易损性影响因素及其取值,给出了桥梁震害预测指标计算方法和各种破坏状态的划分依据等。最后将此方法运用到青岛市地震应急指挥系统中,对青岛市的123座桥梁进行了桥梁震害模拟。     

改进的城市桥梁震害预测因子法研究及其应用1

本文根据对青岛市123座桥梁的考察结果，建立了与青岛市桥梁类型比例相当的国内243座桥梁的资料，并以此为对象阐述了城市桥梁震害预测因子法的研究过程，确定了桥梁易损性影响因素及其取值，给出了桥梁震害预测指标计算方法和各种破坏状态的划分依据等。最后将此方法运用到青岛市地震应急指挥系统中，对青岛市的123座桥梁进行了桥梁震害模拟。     

基于损伤分析的旧曲线梁桥抗震性能评估

曲线桥梁在役期间可能面临地震灾害,导致结构损坏甚至坍塌,为了评估在役桥梁的抗震性能,提出基于损伤分析的曲线梁桥抗震性能评估方法。建立旧曲线梁桥有限元模型,基于损伤分析的原理,提出适合曲线梁桥地震响应特性的构件损伤模型,在全桥有限元模型中输入不同类型地震动,计算各构件的损伤指数,并结合旧桥检算系数,由各构件损伤指数综合得到桥梁的整体损伤指数。结果表明:不同地震动下主梁会发生碰撞破坏,桥梁两端的支座容易发生移位,桥墩沿横桥向或顺桥向均会产生位移;不同地震动对主梁、支座、桥墩等构件造成的损害程度有较大差异,各构件的地震响应会影响桥梁整体结构的抗震性能,其中桥墩对桥梁整体抗震性能的影响最大,桥墩位移超过极限值可能导致倒塌;主梁反复碰撞会加剧桥梁的破坏程度,桥梁两端支座在地震作用下更容易发生损坏。     

Shake-table tests and numerical simulation of an innovative isolation system for highway bridges

Damage investigation of small to medium-span highway bridges in Wenchuan earthquake revealed that typical damage of these bridges included: sliding between laminated-rubber bearings and bridge girders, concrete shear keys failure, excessive girder displacements and even span collapse. However, the bearing sliding could actually act as a seismic isolation for piers, and hence, damage to piers for these bridges was minor during the earthquake. Based on this concept, an innovative solation system for highway bridges with laminated-rubber bearings is developed. The system is comprised of typical laminated-rubber bearings and steel dampers. Bearing sliding is allowed during an earthquake to limit the seismic forces transmitting to piers, and steel dampers are applied to restrict the bearing displacements through hysteretic energy dissipation. As a major part of this research, a quarter-scale, two-span bridge model was constructed and tested on the shake tables to evaluate the performance of this isolation system. The bridge model was subjected to a Northridge and an artificial ground motion in transverse direction. Moreover, numerical analyses were conducted to investigate the seismic performance of the bridge model. Besides the test bridge model, a benchmark model with the superstructure fixed to the substructure in transverse direction was also included in the numerical analyses. Both the experimental and the numerical results showed high effectiveness of this proposed isolation system in the bridge model. The system was found to effectively control the pier-girder relative displacements, and simultaneously, protect the piers from severe damage. Numerical analyses also validated that the existing finite element methods are adequate to estimate the seismic response of bridges with this isolation system.     

Seismic damage of highway bridges during the 2008 Wenchuan earthquake

Many highway bridges were severely damaged or completely collapsed during the 2008 Wenchuan earthquake.A field investigation was carried out in the strongly affected areas and over 320 bridges were examined. Damage to some representative highway bridges is briefly described and a preliminary analysis of the probable causes of the damage is presented in this paper. The most common damage included shear-flexural failure of the pier columns, expansion joint failure, shear key failure, and girder sliding in the transversal or longitudinal directions due to weak connections between girder and bearings. Lessons learned from this earthquake are described and recommendations related to the design of curved and skewed bridges, design of bearings and devices to prevent girder collapse, and ductility of bridge piers are presented.Suggestions for future seismic design and retrofitting techniques for bridges in moderate to severe earthquake areas are also proposed.     

不同约束方式对匝道桥动力特性的影响研究

近年来,地震作用下的匝道桥表现出较高的地震易损性。为建立匝道桥的有效约束方式,以减小其地震损伤,本文基于汶川地震中连续梁桥约束方式的调研结果,建立了4种不同匝道桥支座约束方式,并以石家庄石环线某匝道桥为例,对比分析了不同约束方式下匝道桥的自振特性及地震响应。结果表明:板式橡胶支座具有一定的剪切变形能力,可降低桥墩与支座组成的体系刚度,有效分散了上部结构的地震惯性力,保护了下部结构,但应注意其引起的较大主梁位移;固定支座或墩梁固结形式会放大桥墩受力,增加下部结构的损坏,不宜设置在高度较矮、刚度较大的桥墩上;双层挡块和垫石凹槽分级限位支座具有较好的限位能力,并可耗散部分地震能量。     

爬移状态对服役曲线梁桥抗震性能影响分析

服役曲线梁桥常存在爬移病害。为探讨爬移病害程度对曲线梁桥抗震性能的影响规律,通过总结服役曲线梁桥爬移病害,确定以不同梁端爬移位移量作为描述服役曲线梁桥爬移状态的对比分析工况,并以一座三跨预应力混凝土曲线梁桥为例,采用MIDAS Civil建立有限元模型,考虑桩-土相互作用、双向碰撞效应及材料非线性,分析曲线梁桥支座及桥墩等主要受力构件地震响应规律,探讨爬移状态对服役曲线梁桥抗震性能影响。研究结果表明：主梁的爬移病害对桥梁的抗震性能会产生不利影响,会导致支座位移的增长,增加支座破坏的风险,从而增加桥梁上部结构碰撞效应及落梁风险;随着爬移位移的增加,桥墩的损伤状态可能由爬移前的无损伤转变为考虑爬移后的严重损伤状态。因此,在进行服役曲线梁桥抗震性能评估时应量化其爬移状态,并采用合理的措施对主梁的爬移进行限制。     

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。     

基于模糊理论的高铁连续梁桥地震风险评估

以某高速铁路线上一座连续梁桥为例,运用模糊综合评判法,结合基于位移的支座损伤分析和截面曲率的桥墩损伤分析,以全概率理论地震损失模型为基础,提出了基于模糊理论的桥梁系统地震经济风险评估方法。结果表明:综合考虑桥梁系统的模糊地震经济风险分析方法能更全面地计算出连续梁桥在地震作用下的经济损失,仅以桥墩构件代表全桥所得地震经济损失误差较大。基于模糊理论的年预期损失风险框架方法通过结构抗震性能的概率特征可对高速铁路连续梁桥的地震直接经济风险进行全面评估,为该类桥梁的抗震设计、维修加固和灾后重建等方案做出合理评价。     

汶川大地震公路桥梁震害初步调查

2008年5月12日我国四川省汶川县发生8级大地震,造成大量公路桥梁破坏。本文详细介绍了百花大桥、小鱼洞大桥、庙子坪大桥、龙尾大桥等9座典型公路桥梁的震害情况及原因。这个地区的桥梁主要为桥面连续简支梁桥,支座多为直接搁置的板式橡胶支座,地震中稳定性较差,主梁与桥墩连接较为薄弱,更多地发生横、纵向移位,乃至最终落梁。这种薄弱连接一定程度上降低了桥墩的地震荷载,总体上看桥墩震害较轻,但从破坏的桥墩、拱肋、盖梁来看,直接剪切或形成弯曲塑性铰后的剪切破坏较为多见。提出了公路桥梁抗震设计若干建议,涉及桥台抗震稳定性及强度校核、曲线梁桥和高墩桥梁设计、支座及防落梁措施设计、桥墩及构件延性设计、场地液化等多个方面。强调了抗震构造措施能够维持公路桥梁大震后应急通行功能的"最强设计原则"。     

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。