公路桥梁地震易损性和震后恢复过程

采用专家调查的方式,统计的我国各种主要公路桥梁在不同烈度的地震发生后可能遭受的结构破坏和功能损失,以及地震发生后所需要的恢复时间。通过分析,给出了大、中、小种规模的斜拉、悬索、板梁式和拱式桥梁的结构破坏概率矩阵、设施损失率、功能损失率分布、损失功能恢复所需要的时间和桥梁在遭受破坏期间所损失的工作日数,并将研究结果与唐山地震之后的实际调查结果进行了对比,得到了一些有益的结果。     

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。     

玉树7.1级地震震后损失快速评估

2010年4月14日7时49分,在青海省玉树县发生里氏7.1级地震,震中位于北纬33.2°、东经96.6°,震源深度为14 km.在玉树地震发生后,基于经验模型的震后损失快速评估方法,用较少的信息和数据,对玉树地震灾情进行了快速应急评估,绘制了经验等震线图,给出了房屋损失的初步评估结果,与最终的损失调查统计结果相比,震...     

基于MDT的地震滑坡道路可通行性空间分布快速评估方法研究

如何预测地震滑坡道路可通行性空间分布是快速评估中的一个难题,为解决这一问题,本文提出一种基于MDT的地震滑坡道路可通行性空间分布快速评估方法。该方法包括3个步骤:(1)定制路段单元,将路段作为地震滑坡道路可通行性评估的基本单元,利用GIS将评估区内的道路划分成路段,制作每条路段两侧180m的缓冲区;(2)对路段进行地震滑坡属性赋值,统计各缓冲区范围内不同地震滑坡敏感性水平的像元数量,将统计结果作为对应路段的地震滑坡属性;(3)路段可通行性空间分布推断,利用MDT模型计算道路可通行性,最后进行地震滑坡道路可通行性空间分布制图。利用该方法对我国2008年汶川M_S8.0、2014年鲁甸M_S6.5和2012年彝良M_S5.6、M_S5.7地震灾区进行研究。其中,汶川地震灾区用来进行地震滑坡道路可通行性空间分布快速评估方法的建立和方法有效性的评价,鲁甸地震灾区和彝良地震灾区则用来对所建立方法在相似区域可移植性的评价。通过计算P值来检验模型的统计学显著性,并通过计算kappa值来评价模型反演结果与实际情况的一致性。...     

一种适于震后快速评估的群体易损性分析方法

本文提出了一种适用于震后快速评估的群体易损性分析方法,将模糊数学中的熵权法确定权重和相似理论引入到群体易损性分析中,可快速准确地评估出群体建筑物的震害情况。本方法不需要详细调查城市所有房屋的结构力学参数,所采用的影响结构抗震能力的主要因素从房屋普查资料中即可获得,可作为将来震后快速评估系统的重要组成部分。同时,本方法还可以得到群体易损性曲线,可应用于预测城市震害、估计城市的综合抗震能力。本文以城镇中量大、面广的砌体结构为例,详细介绍了该方法的研究过程。最后,用算例证明了本方法的准确性和实用性。     

灾区震后重建中建筑工程造价快速评估技术研究

针对传统方法无法对灾区震后重建中的建筑工程造价进行快速评估的问题,提出适合灾区震后重建的,基于灰色动态预测的建筑工程造价快速评估技术。采用朗格系数法对灾区重建中建筑工程造价进行综合评估分析,确定重建工程造价范围,通过加权平均数指数法对建筑工程造价情况进行判断,构建自回归移动模型防止建筑工程造价评估中受到异常因素影响,分析人工使用费、机械设备使用费、材料使用费,计算项目造价指数,根据基期单方造价与报告期单方造价计算结果,建立灰色动态预测图,实现对灾区震后重建中建筑工程造价快速评估。实验结果表明,采用改进评估技术可在短时间内对灾区震后重建中建筑工程造价进行评估,且评估误差较低,具有一定的优势。     

基于机器学习的铁路桥墩地震损伤快速评估

在桥梁的震后抢通工作中,桥梁结构的快速损伤评估是恢复交通的关键环节。以具有代表性的铁路矩形桥墩为研究对象,通过4组拟静力试验验证有限元建模方法的合理性,并对1 000组桥墩有限元模型分别按照纵桥向和横桥向进行耐震时程分析,通过搭建BP神经网络对地震动力响应的需求结果进行拟合,构建铁路矩形桥墩震损快速评估模型,最终通过一座三跨混凝土梁桥验证该模型的适用性。研究结果表明：配筋率、配箍率、剪跨比和轴压比是影响桥墩地震损伤的四种主要因素,长宽比、混凝土和钢筋强度是影响桥墩地震损伤的三项次要因素;当发生PGA为0.32g的设计地震时,通过数值分析和神经网络模型快速评估这两种方法计算所得桥梁四个桥墩轻微损伤概率分别为96.7%、44.6%、49.1%、96.7%和95.6%、40.4%、60.9%、95.8%,中度损伤概率分别为40.1%、1.2%、1.6%、40.1%和37.4%、2.3%、6.0%、37.7%;BP神经网络算法能够有效建立构造参数与地震响应之间的联系,输出误差处于合理范围内,回归程度较好。基于BP神经网络的桥梁地震损伤评估模型具有较好的普适性,能替代部分数值仿真计算工作。     

交通网络震后整体功能失效评估方法

以交通网络通行能力为系统功能状态评价参数,基于单元的基本属性及网络拓扑结构引进单元重要度系数,结合单元地震破坏状态及其功能失效状态的对应关系,通过加权求和得到交通网络震后的总体通行能力,并将其与震前总体容量的比值作为系统功能失效状态判断指标。最后,以某城市道路网络为例,对所提出方法的可行性进行验证。结果表明：以震害评估...     

城市群震后交通快速评估研究--以珠江三角洲为例

城市群的形成和演化已有100多年的历史。从20世纪开始，西方国家兴起的城市郊区化浪潮推动了中心城市与邻近地域的逐步一体化，城市中心区与近邻区形成具有紧密经济联系的城市功能性地域，即都市区（Metropolitan Area）。二战以后，城市化速度加快，在发达国家的经济核心区沿交通走廊分布的都市区，由于相互作用强烈而频繁，进而聚合成大都市带（Megalopolis）。     

基于神经网络的结构震后快速损伤评估

为了利用结构地震响应观测数据在震后对结构进行损伤快速评估,本文提出了基于BP传播神经网络多参数预测震后结构损伤程度的方法。本文设计了9个不同设防烈度和层数的钢筋混凝土框架结构,利用OpenSees有限元软件进行了非线性时程分析,并用损伤指数量化了结构损伤程度。利用有限元模拟结果,创建了神经网络的数据集,训练神经网络建立了结构参数与结构损伤指数之间的映射,对比了不同参数组合预测结构损伤水平的能力,提出了最优参数组合。结果表明：此方法预测结构损伤指数准确度高,耗时短,可为建筑工程震后损伤快速评估提供支撑。     

Energy-based damage assessment of continuous-span reinforced concrete highway bridges

This paper conducts a comparative study on seismic damage to reinforced concrete(RC) bridges, using three damage models: Park and Ang, Hindi and Sexsmith, and input energy-based damage(IEBD) indices, and presents a global cumulative damage model based on the IEBD index to establish a practical damage assessment of an overall bridge system. A series of RC bridges are studied under seismic loadings, and to compare the efficiency and reliability of the damage indices, damage curves of RC piers are ...     

Aftershock risk assessment and the decision to open traffic on bridges

Critical issues in emergency management after a seismic event are assessing the functionality of the main infrastructures (hospitals, road network, etc.) and deciding on their usability just after the mainshock. The use of a pure analytical tool to assess the aftershock risk of a structure can be contrasted with the limited time available to make a decision about the usability of a structure. For this reason, this paper presents a method for evaluating post‐earthquake bridge practicability based on a rational combination of information derived from numerical analyses and in situ inspections. In particular, we propose an effective tool to speed up the decision‐making process involved in evaluating the seismic risk of mainshock‐damaged bridges in the context of aftershocks. The risk is calculated by combining the aftershock hazard using the Omori law and the fragility curves of the structure, which are calculated using the regression analysis of a sample of results obtained with data randomly generated by the Latin Hypercube Sampling technique and updated based on the results of in situ inspection. Different decision criteria regarding the practicability of bridges are discussed, and a new criterion is proposed. This tool was applied to an old highway RC viaduct. There are two main findings, including the high sensitivity to Bayesian updating (especially when the damage predicted by numerical analysis does not match the real damage) and the criteria used to decide when re‐open bridges to traffic. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Rapid evaluation and damage assessment of instrumented highway bridges

This study focuses on the use of strong motion data recorded during earthquakes and aftershocks to provide a preliminary assessment of the structural integrity and possible damage in bridges. A system identification technique is used to determine dynamical characteristics and high‐fidelity first‐order linear models of a bridge from low level earthquake excitations. A finite element model is developed and updated using a genetic algorithm optimization scheme to match the frequencies identified and to simulate data from a damaging earthquake for the bridge. Here, two criteria are used to determine the state of the structure. The first criteria uses the error between the data recorded or simulated by the calibrated nonlinear finite element model and the data predicted by the linear model. The second criteria compares relative displacements of the structure with displacement thresholds identified using a pushover analysis. The use of this technique can provide an almost immediate, yet reliable, assessment of the structural health of an instrumented bridge after a seismic event. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

既有桥梁承载能力评估方法

既有桥梁结构承载能力的评估涉及桥梁状态评定、养护与管理、维修与加固等，不仅是桥梁工程师的基本职责，也是广大业主所非常关心的。本文指出了桥梁评估与设计的基本区别，介绍了桥梁承载力评估的静力方法，分析了中美两国桥梁评估规范的异同。接着提出了一套既有桥梁结构承载能力评估的动力方法，该方法结合现场环境振动试验和有限元分析，具有显著的优点。文中采用2个典型桥例，分析了不同评估方法的结果与结论。最后依据发展要求，讨论了进一步研究的主要方向。     

Seismic fragility assessment of highway bridges using support vector machines

Seismic fragility curves provide a powerful tool to assess the reliability of structures. However, conventional fragility analysis of structures comprising a large number of components requires enormous computational efforts. In this paper, the application of probabilistic support vector machines (PSVM) for the system fragility analysis of existing structures is proposed. It is demonstrated that support vector machine based fragility curves provide accurate predictions compared to rigorous methodologies such as component based fragilities developed by Monte Carlo simulations. The proposed method is applied to an existing bridge structure in order to develop fragility curves for serviceability and collapse limit states. In addition, the efficiency of using the PSVM method in the application of vector-valued ground motion intensity measures (IM) as well as traditional single-valued IM are investigated. The results obtained from an incremental dynamic analysis of the structure are used to train PSVMs. The application of PSVM in binary and multi-class classifications is used for the fragility analysis and reliability assessment of the bridge structure.     

强震多学科前兆协调性特征分析

主要对1970年以后发生在川滇地区的几次7级以上强震震例进行了分析, 研究了强震前水位、水化、地电、地倾斜等前兆手段以及地震学前兆指标的时空演化特征, 对比分析了各前兆学科之间的差异性。结果表明, 在强震发生前各前兆学科之间存在较好的协调性关系。     

中国大陆强震前地震活动图像演化特征研究

将1966年以来中国大陆发生的75次6.5级以上地震分为52组, 按华北-东北、 西南、 青藏块体、 新疆不同构造区域, 分别对其6.5级以上强震前4级、 5级以上地震活动图像进行了全时空扫描, 选取震前特征图像, 按构造区域进行分析、 总结, 研究强震前中等地震活动图像演变的基本特征, 及其震前图像演化的共性和差异性。 研究结果表明: 强震前不同级别中等地震活动出现二个阶段异常图像转化具有普适性。 5级地震图像后期在时间和空间上配套出现的4级地震的异常图像, 可能是强震孕育过程中由中期向短期过渡的一种标志。     

Running safety assessment of trains moving over bridges subjected to moderate earthquakes

A study about the running safety of trains moving over bridges subjected to earthquakes is presented. The study focuses on moderate earthquakes with relatively small return periods and high probability of occurrence. The analyses are performed using a nonlinear train‐bridge interaction method proposed by the authors, being the running safety evaluated with safety criteria existent in the literature. The influence on the train running safety of the seismic intensity levels, train running speed, and track quality is evaluated. Because no significant nonlinearity is likely to be exhibited in the columns for moderate levels of seismicity, the analyses are performed in the elastic domain. However, the reduction in the columns stiffness due to cracking is accounted, and a methodology to compute their effective stiffness is proposed. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

利用DEMETER卫星数据分析强震前后的电离层异常

基于法国DEMETER卫星观测的离子温度(T_i)、 VLF电磁场单频点频谱数据探索了2008年5月12日汶川M_S8.0、 2010年1月12日海地M_S7.3和2010年2月27日智利M_S8.8等3次强震前后与地震有关的电离层异常现象. 结果发现, 汶川地震前3天(5月9日)震中北偏西方向离子温度明显升高, 震前4天(5月8日)VLF磁场低于200 Hz的频段范围频谱在震中2°以内有明显突升; 智利地震前9天(2月18日)震中北东方向离子温度有剧烈扰动, 震前4天(2月23日)VLF磁场100—160 Hz频段范围内出现突升; 海地地震震前没有观测到明显的异常现象, 但地震发生当天(震后约4—5小时)的T_i, 40—160 Hz频段电场频谱, 以及120—480 Hz磁场频谱均有明显突升, 应为地震发生后能量释放所引起. 分析认为, 不同地震由于发震机制等各种情况的不同, 其地震前后的表现也各不相同. 虽然目前没有直接的证据表明本文研究的异常变化是由地震的孕育和发生引起的, 但在数据处理中已尽可能排除了太阳、 地磁等因素的影响, 并且研究结果与前人的研究经验吻合, 因此本文发现的异常可能与地震发生的关系较大.      

大地震红外辐射异常信息时空特征分析

寻找和确定大地震的临震信息是预测地震的关键.本文针对2008年5月12日中国四川汶川8.0级、2010年1月12日海地太子港7.3级、2月27日智利8.8级以及4月14日中国青海玉树7.1级等四次灾难性地震事件,分析了大震发生前震中附近地区卫星遥感射出长波辐射(OLR)信息的时空场分布及变化特征.发现在四次大震发生前1...