基于IDA的高墩大跨桥梁抗震性能评估

高墩桥梁的地震响应与传统的中低墩桥梁有很大差别,我国现行桥梁抗震规范对此没有规定。为了合理评估高墩大跨桥梁的抗震性能,以一座连续刚构桥为研究对象,采用OpenSees建立弹塑性有限元动力分析模型,从PEER地震数据库中选取了15条地震记录进行增量动力分析(Incre-mental dynamic analysis,IDA),利用Ramberg-Osgood函数对控制参数进行统计,从而得到了结构概率分位值为10%、50%和90%的IDA曲线,结合定义的损伤状态对结构的抗震性能进行了评估;根据墩身最大曲率分布得到了塑性区域长度,提出了根据最大曲率分布估算墩顶目标位移的方法。结果表明:利用R-O函数统计得到的IDA概率分位曲线能很好地体现桥梁抗震性能,并能给出满足相应性能水准的可靠等级。在强震作用下,高墩结构塑性区域长度与各国规范计算结果吻合,按墩身最大曲率分布估算墩顶位移与IDA分析结果吻合较好,弥补了规范的不足。     

基于IDA的高墩大跨桥梁地震易损性分析

针对目前我国桥梁抗震设计规范仅适用于墩高40m以下规则桥梁的现状,以一常见山区高墩大跨连续刚构桥为研究对象,采用IDA方法分析了桥梁结构在15条地震动下的动态响应,得到桥墩各截面在所有地震动作用下的曲率包络图。以高墩最不利截面的材料损伤应变所对应的截面曲率为损伤指标,结合能力需求比对数回归分析,计算了高墩在不同损伤状态下的破坏概率,建立了墩柱易损性曲线,同时还建立了梁端支座的易损性曲线。基于联合失效概率分析方法,形成了桥梁系统易损性曲线。分析结果表明:薄壁空心墩连续刚构桥在强地震作用下高墩发生破坏的部位主要集中在墩顶和墩底区域;墩柱发生完全破坏的概率极小,但桥台处梁端活动支座的地震损伤概率较高;桥梁系统损伤概率能够更加准确地反映高墩大跨桥梁的真实抗震性能。     

桥梁高墩合理计算模型探讨

采用弹塑性梁柱单元和弹塑性纤维梁柱单元分别建立桥梁墩柱的两种计算模型,深入讨论了桥梁墩柱在地震作用下,塑性铰形成、塑性区扩展以及塑性转角、墩顶位移等结构需求,针对弹塑性梁柱单元模型中不同单元划分数量对墩柱地震需求的影响也进行了比较分析。计算结果表明,高阶振型对桥梁高墩地震响应贡献较大,其塑性转角、墩顶位移等地震需求的变化规律与中、低墩明显不同。桥梁高墩在墩身中部及墩底同时形成塑性铰,且塑性区随地震激励的增强而扩展。单元划分数量对桥梁墩柱的塑性转角、墩顶位移等地震需求均有较大影响,最后讨论了两种计算模型在墩柱地震需求计算时的适用性。     

高墩大跨连续刚构桥梁地震易损性分析

基于增量动力分析方法,通过非线性地震反应分析,得到整体结构的破坏特征和易损位置,分析适用于高墩大跨连续刚构桥的损伤指标.对高墩大跨连续刚构桥进行整体结构的地震易损性分析时,采用应变作为墩柱损伤指标,位移作为支座损伤指标,绘制了基于整体性能的全桥易损性曲线.     

基于性态的砌块砌体结构极限性态目标位移确定方法的研究

对砌块砌体结构进行Push—over分析，其结果准确与否和结构的极限性态目标位移的可靠确定关系很大。本文基于大量的配筋砌块砌体墙片试验结果，对直接基于位移的抗震设计法进行改进，使之能够用于砌块砌体结构的极限性态目标位移的确定。用改进的方法求解一座1／4比例的10层砌块砌体模型结构的极限性态目标位移，并与该模型结构的振动台试验结果进行比较。结果说明本文提出的改进方法是可以应用于求解砌块砌体结构的极限性态目标位移的。     

钢筋混凝土结构的屈服位移Chopra能力谱损伤分析与性能设计

本文提出了应用地震损伤指数评定结构抗震性能要求的方法。首先，建立了抗力谱曲线和结构损伤指数的关系，得到了反映不同设防水准损伤目标的结构地震务容许延性系数；其次，应用屈服位移Chopra能力谱法确定地震损伤延性系数；然后，提出了应用结构地震损伤延性系数和容许延性系数之间的关系来评定结构抗震性能的方法；最后，通过算例说明了本文方法实施的步骤。     

空间组合桥梁体系的动力特性分析

以一拟建的某空间组合桥梁体系为研究对象，采用ANSYS程序，建立该组合桥梁体系的空间结构分析模型，利用子空间迭代法计算结构的自振周期和振型，由结构的动力特性分析可以把握整座桥的受力特点，从而为复杂空间组合桥梁的模型建立和类似桥梁结构设计提供依据。     

SSI效应对大跨高墩桥梁弹塑性地震响应的影响

基于大型有限元分析软件ANSYS,根据大跨高墩桥梁的结构特点,利用水平和转动弹簧单元建立了考虑土结相互作用的大跨高墩桥梁的有限元计算分析模型,并结合现行的《铁路工程抗震规范》,合理地选取强震记录作为地震动输入,进行了大跨高墩桥梁的弹塑性地震响应分析。分析结果表明:较软的土质条件会导致大跨高墩桥梁弹塑性地震响应的增大;地基系数的比例系数则是影响数值计算结果增大的重要因素;土结构相互作用并没有改变地震动峰值加速度PGA对超高桥墩弹塑性地震响应的影响。研究结果可为大跨超高桥墩的抗震设计和验算提供参考。     

基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究(Ⅰ):拟静力试验

通过拟静力试验研究了基于位移设计钢筋混凝土桥墩的抗震性能。利用基于位移抗震设计方法和桥梁抗震规范方法设计了各2根和1根1：2．5比例钢筋混凝土桥墩试件,对低周反复荷载作用下试件试验破坏形态、承载力、位移延性、滞回耗能、刚度退化等方面进行了比较分析,可以认为基于位移设计的钢筋混凝土桥墩能够达到预期的延性抗震要求,并且在相对耗能能力（与理想弹塑性模型相比）、刚度退化性能方面与现行规范抗震设计方法设计的桥墩相当。试验表明建议的钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法是实际可行的。     

考虑高振型影响的结构层间位移能力谱分析方法

工程界普遍采用的能力谱分析方法是建立在结构单自由度简化假设基础上，利用结构基本振型来进行能力分析。虽然此简化假设可以为工程界提供一种简便的分析方法，但从其分析效果来看，简化方法并不能很好地反映结构真实地震反应。高振型对结构局部变形的影响在分析结构动力反应特性中是很重要的因素，不应忽略掉。基于上述对现有能力谱分析方法不足之处的考虑，从提高结构能力谱分析方法的准确性出发，本文在Chopra能力谱分析方法的基础之上，根据我国振型分解反应谱思想，在能力谱分析方法中引入了结构高振型的影响分析，并提出了考虑结构高振型影响的结构层间位移能力谱分析方法的一般步骤。通过平面框架结构体系的算例分析，说明上述推荐方法在改进能力谱分析精度上的有效性。     

基于位移设计的钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究(I):拟静力试验

通过拟静力试验研究了基于位移设计钢筋混凝土桥墩的抗震性能。利用基于位移抗震设计方法和桥梁抗震规范方法设计了各2根和1根1:2.5比例钢筋混凝土桥墩试件,对低周反复荷载作用下试件试验破坏形态、承载力、位移延性、滞回耗能、刚度退化等方面进行了比较分析,可以认为基于位移设计的钢筋混凝土桥墩能够达到预期的延性抗震要求,并且在相对耗能能力(与理想弹塑性模型相比)、刚度退化性能方面与现行规范抗震设计方法设计的桥墩相当。试验表明建议的钢筋混凝土桥墩基于位移的抗震设计方法是实际可行的。     

Curvature ductility of columns and structural displacement ductility in RC frame structures subjected to ground motions

This paper examined the statistical relationship between the curvature ductility demands of columns and the global displacement ductility demands of reinforced concrete (RC) frame structures when subjected to earthquakes. Elements with a designated moment–curvature relationship were adopted for both beam and column elements, and five-story and ten-story RC frame numerical structures were established. Using pushover analysis and earthquake nonlinear dynamic time-history analysis, the maximum global displacement ductility demands of the structure and the maximum curvature ductility demands of the columns were determined. The effects of the spectral acceleration and the strong column factor on ductility demands were analyzed, and the quantitative relationship between the curvature ductility demands of columns and the global displacement ductility demands of frame structures were established. Moreover, the validity of the established relationship was further tested and verified through a real-world application. The results show that the maximum curvature ductility demands of the columns and the maximum displacement ductility demands of the structure were positively associated with the spectral acceleration and negatively associated with the strong column factor. A proposed first-degree linear relationship between curvature ductility of columns and structural displacement ductility in RC frame structures with two parameters was obtained by curve fitting, while considering the effect of the strong column factor. The model was highly correlated with the sampling analysis data. Applying the empirical model established in this study is a simple and effective means to guide the design of ductility and the assessment of RC frame columns.     

高墩梁桥地震响应分析

本文将对两座高墩桥梁的地震响应进行分析,一座是连续-刚构组合梁桥,另一座是刚构桥。这两种是高墩桥梁普遍采用的桥型,对其进行详细的动力分析对此类桥梁的抗震设计具有一定的指导作用。针对这两种桥梁结构,本文首先分析直接影响结构动力响应的自振特性,从中总结高墩桥梁的特点,然后采用反应谱法、时程分析法分析结构地震响应,并对其结果进行比较,同时讨论桩-土相互作用对高墩桥梁地震响应的影响。     

基于改进能力谱方法的位移反应估计

本文阐述了Pushover分析中改进能力谱方法的概念和实施步骤；对不同场地条件下四个中、低层框架结构采用改进能力谱方法估计的目标位移和非线性时程反应分析结果进行了比较，分析，并提供了不同场地条件下两种方法的相对误差，为该方法的实际应用提供了一些参考依据。     

高层建筑结构抗震设计中鞭梢效应的分析

将钢筋混凝土结构离散为能模拟梁、柱、墙抗震性能的单元，采用串并联刚片系振动模型，体现空间各构件的协同工作，采用改进的Wilson-θ法。对鞭梢效应在高层建筑结构抗震中的影响作详细分析，做到合理利用鞭梢效应，从而可以解决高层建筑物中层间位移起决定性作用的问题，达到合理、经济的效果。     

Evaluation of displacement coefficient method for seismically retrofitted buildings with various ductility capacities

This research study is aimed at evaluating the accuracy of the displacement coefficient method (DCM) of FEMA 440 and associated nonlinear static procedure (NLSP) for actual buildings with soft story mechanism and various ductility capacities. The DCM and associated NLSP are evaluated using two existing seismically vulnerable buildings with soft story mechanism. The buildings are first retrofitted using a ductile steel‐brace‐link system to represent those with good ductility capacity and then retrofitted with RC squat infill shear panels (SISPs) to represent those with relatively poor ductility capacity. The evaluation of the DCM of FEMA 440 and associated NLSP is then performed by comparing the roof displacements (target displacements), maximum interstory drifts, and maximum plastic hinge rotations of the original and retrofitted buildings obtained from NLSP (at the target displacement level of DCM) with those obtained from nonlinear response history (NRH) analyses for three different seismic performance levels. It is observed that the DCM, and hence, the NLSP fail to accurately predict the NRH analyses results mainly due to uncertainties in the coefficient C₁ of the DCM in the short period range, the inability of the DCM to capture the failure of structural members beyond a certain lateral displacement or plastic rotation limit and associated soft story mechanism. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Response of tall cantilever wall buildings to strong pulse type seismic excitation

This paper investigates the seismic response of tall cantilever wall buildings subjected to pulse type ground motion, with special focus on the relation between the characteristics of ground motion and the higher‐modes of response. Buildings 10, 20, and 40 stories high were designed such that inelastic deformation was concentrated at a single flexural plastic hinge at their base. Using nonlinear response history analysis, the buildings were subjected to near‐fault seismic ground motions and simple closed‐form pulses, which represented distinct pulses within the ground motions. Euler–Bernoulli beam models with lumped mass and lumped plasticity were used to model the buildings. The response of the buildings to the closed‐form pulses fairly matched that of the near‐fault records. Subsequently, a parametric study was conducted for the buildings subjected to three types of closed‐form pulses with a broad range of periods and amplitudes. The results of the parametric study demonstrate the importance of the ratio of the fundamental period of the structure to the period of the pulse to the excitation of higher modes. The study shows that if the modal response spectrum analysis approach is used — considering the first four modes with a uniform yield reduction factor for all modes, and with the square root of sum of squares modal combination rule — it significantly underestimates bending moment and shear force responses. A response spectrum analysis method that uses different yield reduction factors for the first and the higher modes is presented. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

延性需求谱在基于性能的抗震设计中的应用

基于性能的抗震设计理论涉及如何简便而合理地确定结构在指定强度地震下的弹塑性位移需求。本文给出了利用延性需求谱求解结构位移需求的一般步骤:借助模态Pushover分析将多自由度体系分解为几个非线性单自由度体系,以考虑各阶振型的影响;利用延性需求谱计算对应模态的等效单自由度体系的延性及位移需求,并以一定方式组合转化为多自由度体系位移需求。最后,通过算例分析表明:利用延性需求谱求解结构位移需求是一种具有一定精度可为工程接受的简便方法,在基于性能的抗震设计中具有较好的应用前景。