钢筋混凝土框架结构体系抗震可靠度及其抗力衰减影响分析

结构体系可靠度分析面临的主要问题是失效模式多,但通过pushover分析方法在一定情况下可以得到结构的最弱失效模式。本文将结构体系抗力等效为与结构特定损伤状况相关的结构的顶点位移,结构的地震作用效应由pushover分析及能力谱法求得。考虑结构体系抗力随机性的主要影响因素以及地震作用的随机性,分别求得了结构抗力及地震作用效应的概率分布参数,通过一次二阶矩方法求得了结构体系可靠度,并进一步研究了结构层数变化及耐久性退化因素对结构体系可靠度的影响。研究发现,结构体系的抗震可靠度水平随着结构层数的增加有减小的趋势,结构体系的抗震可靠度水平随着结构使用期增加而降低,降低幅度与薄弱层个数有关,薄弱层越多,降低幅度越大。     

在大震下 RC框架结构基于Pushover方法的失效相关性分析

目前,基于性能的建筑结构抗震设计成为世界各国土木工程界研究的热点之一.结构体系可靠度理论是进行结构性能分析的重要的理论基础.在结构体系可靠度的计算中,一个急待解决的问题是结构构件或截面间的失效相关性问题.本文基于pushover方法,采用Monte Carlo法和随机有限元法,在小震研究成果的基础上,进一步研究了钢筋混凝土框架结构在大震情况下的失效相关性问题,分别得出了框架梁、柱在大震作用下的部分失效相关性规律.     

高层建筑结构的抗震可靠度分析与优化设计

本文根据我们在文献２中给出的等效随机地震静力作用模型，紧密结合规范和利用我们在文献６中提出的结构体系可靠度分析的最弱失效模式法，提出了结构构件和体系“小震不坏”和“大震不倒”及结构体系在设计基准期内的抗震可靠度分析方法；重新校准了结构构件的目标可靠度指标；综合考虑结构造价和损失期望，提出了结构体系抗震目标可靠度的优化决策方法；分别给出了满足构件抗震目标可靠指标与同时满足构件和体系抗震目标可靠指标的     

结构模糊随机可靠度的实用计算方法

本文以模糊随机变量为基本变量，定义了结构的模糊随机功能函数，分析了结构有效状态与失效状态之间的模糊性，建立了结构的模糊随机极限状态方程。利用序关系给出单失效模式结构的模糊安全准则，讨论了ａ－约束水平条件下单失效模式结构的失效概率、可靠度及可靠指标，进而得出结构的模糊随机失效概率、模糊随机可靠度及模糊可靠指标等。本文给出的具体计算方法和目前设计规范中彩的方法是相对应的。     

基于子结构法的海洋平台疲劳可靠性研究

为了对大型结构如海洋平台的疲劳可靠性进行准确的评价并减小计算工作量,针对海洋平台在疲劳可靠度计算过程中存在的诸多不确定性,如环境的复杂性、载荷的高突发性、强随机性和强可变性及在力学分析中的复杂重复工作等问题,提出了基于子结构法的海洋平台疲劳可靠性评价方法。它先采用子结构法将复杂的海洋平台模型简化,对构件层次和失效模式进行划分,然后对不同构件层次和失效模式的可靠度进行了计算,最后对各个子结构的疲劳可靠度进行组合得到海洋平台的整体可靠度。为了验证所提方法的可行性和有效性,分别对一个平面桁架和导管架型海洋平台进行了疲劳可靠度计算。研究发现,本文所提方法不仅可以简化大型结构的复杂程度,减小疲劳计算的工作量,而且在一定程度上可提高计算精度。     

罕遇地震作用下的框架-摇摆刚架结构体系动力可靠度研究

针对钢筋混凝土框架结构的受力特点,采用增设摇摆刚架的抗震设计方法,以提高罕遇地震下建筑结构的安全性。建立了框架一摇摆刚架结构体系的计算模型,结合状态空间法与虚拟激励法,求解结构的平稳随机响应,并根据计算所得随机响应对框架一摇摆刚架体系的动力可靠度进行分析。以西部地区某已建成的6层框架结构为算例,探讨了罕遇地震作用下不同刚度比的摇摆刚架对新结构体系动力可靠度的影响。结果表明,通过增设不同刚度比的摇摆刚架,可以有效协调结构体系的变形模式,充分发挥结构的耗能能力,降低整体结构的条件失效概率。     

钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析 II:可靠度指标及其灵敏度

将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明:尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算"小震"作用下结构的承载能力可靠度和"大震"作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在"中震"和"大震"作用下结构的极限承载能力可靠度。     

钢框架结构的非线性静力抗震可靠性分析Ⅱ:可靠度指标及其灵敏度

将有限元反应及其灵敏度分析与结构可靠度分析的近似解析方法结合起来,可以进行具有隐式功能函数的大型复杂结构的可靠性分析。在基于位移的非线性纤维梁柱单元及其灵敏度直接微分表达式的基础上,通过力学变换、概率变换和反应灵敏度,将结构可靠度计算方法FORM和SORM与有限元方法有机地集成在一起。依据现行抗震设计规范,建立了钢框架结构典型构件承载能力和结构层间变形能力的抗震极限状态方程,利用地震作用的等效随机静力模型,采用非线性有限元静力可靠度方法,对一实际工程结构的抗震可靠度及其灵敏度进行了概率分析和评价,结果表明：尽管在大震作用下该结构的层间弹塑性变形可靠度较高,但是构件极限承载能力的可靠度指标较低,仍然存在失效的可能性。因此,仅验算“小震”作用下结构的承载能力可靠度和“大震”作用下结构的变形能力可靠度是不够的,还需要验算在“中震”和“大震”作用下结构的极限承载能力可靠度。     

大震下被动与智能隔震结构动力可靠度的对比

对被动及智能隔震结构在“大震”条件下的动力可靠度进行探讨。将被动及智能隔震体系均取作弹塑性模型,并用退化Bouc-W en滞变模型描述上部结构的恢复力,用非退化Bouc-W en模型描述隔震层的恢复力。采用虚拟激励法计算结构的随机响应,根据我国抗震规范中“大震不倒”的设防目标,采用各层最大层间位移峰值响应和累积滞变耗能构造双参数的随机疲劳累积损伤指数,作为功能状态指标。假定各层失效相关,用串联系统计算体系动力可靠度。通过数值算例,对比了被动隔震、智能隔震与非隔震体系的条件失效概率,从动力可靠度角度显示了智能隔震体系的减震优势。     

粘滞阻尼减震结构抗震可靠度简化分析

通过设置粘滞阻尼器减小结构的地震反应是一种有效的被动控制方式,为与现行抗震设计水平相适应,减震结构和控制装置的设计也应该以可靠度为基础。本文结合粘滞阻尼减震结构的受力特性建立了此类耗能减震结构动力可靠度分析的实用简化计算方法。首先通过等价线性化方法,给出了层间三线型恢复力模型的等效平均刚度,粘滞阻尼器采用等效线性化的力学模型,建立了安装粘滞阻尼减震结构的等效线性随机分析模型。然后采用随机状态空间方法进行了粘滞阻尼减震结构的地震反应分析,基于层间变形失效准则和首次超越理论分析了粘滞阻尼减震结构的可靠度,并以粘滞流体阻尼器的变形超过其自身极限变形作为阻尼器的失效模式,讨论了粘滞阻尼器可靠度的计算。最后通过一个设置粘滞流体阻尼器的框架结构计算实例,说明了这种方法的运用。该方法可以作为一种实用的方法对振动控制结构在不同破坏状态下的抗震可靠度进行分析,为基于性能的抗震设计和优化提供参考。     

Earthquake-induced displacements of gravity retaining walls and anchor-reinforced slopes

This paper examines in terms of seismic performance, the effectiveness of anchor reinforcement against gravity retaining walls used to stabilize a dry homogenous fill slope in earthquake-prone environment. Both analyzed stabilizing measures have the same design yield acceleration estimated from a limit equilibrium approach. The earthquake-induced displacements are calculated using a sliding block formulation of the equation of motion. Sliding failure along the base of the gravity retaining wall and rotational failure of the soil active wedge behind the wall, as well as rotational failure of the slide mass of the anchor-reinforced slope were considered in the present formulation. For the specific characteristics of the analyzed fill slope and input horizontal ground motion, the slope reinforced with anchors appears to experience vertical and horizontal seismic displacements at slope crest smaller by 12% and respectively, 32% than the vertical and horizontal earthquake-induced deformations estimated at the top of the active wedge behind the gravity retaining wall.     

地震作用下重力式挡土墙土压力特性数值模拟研究

重力式挡土墙在地震作用下的土压力特性一直是挡土墙设计的重要内容。本文通过数值模拟,在挡土墙墙背轴线上设置一系列监测点,得到地震过程中监测点的加速度、土压力强度时程曲线;然后根据时程曲线分析墙后土压力强度分布特征、根据土压力强度分布求出总土压力、根据总土压力求出其对墙趾的力矩;最后分别将土压力强度分布、总土压力、总土压力对墙趾的力矩与现有的研究方法及规范对比。结果表明:地震作用下墙背各点加速度峰值在同时刻发生,但土压力峰值不在同时刻发生;现有的一些研究方法未考虑土压力强度峰值时程变化,其结果比实际偏大;在低地震烈度条件下,规范计算的总土压力及倾覆力矩偏于保守,而在高烈度条件下则偏于危险。     

Seismic stability analysis of gravity retaining walls

A new approach based on the category of upper bound theorem of limit analysis is presented in this study to consider the seismic stability of gravity retaining walls. The retaining wall and the backfill soil were taken as a whole system. For a translational failure mechanism assumed, formulas are provided to calculate directly the yield acceleration and the inclination of the failure surface. An example is shown to illustrate the method. Comparisons are made with limit equilibrium method, and the results are found consistent. Based on a limited parametric study, it is shown that the wall roughness has remarkable influence on the yield acceleration.     

钢管水泥土围护墙等效弹性模量的有限元计算

分析了水泥土围护墙弹性模量对于控制基坑变形的重要性、根据上海某钢管水泥土墙基坑支护的工程实例建立ABAQUS平面二维有限元模型,计算钢管水泥土围护墙等效弹性模量,量化了内插钢管对提高水泥土重力式围护结构的支护强度所起到的作用,并对钢管长度、外径、间距和插入位置进行了参数分析。     

Shaking table test of subgrade slope reinforced by gravity retaining wall with geogrids

Gravity retaining wall with geogrids has showed excellent seismic performance from Wenchuan great earthquake. However, seismic damage mechanism of this kind of wall is not sufficiently clear. In view of this, a large shaking table test of the gravity retaining wall with geogrids to reinforce the subgrade slope was carried out, and based on the Hilbert-Huang transform and the marginal spectrum theory, the energy identification method of the slope dynamic failure mode was studied. The results show that the geogrids can effectively reduce displacement and rotation of the retaining wall, and it can effectively absorb the energy of the ground movement when combined with the surrounding soil. In addition, it also reveals the failure development of the gravity retaining wall with geogrids to reinforce the subgrade slope. The damage started in the deep zone near the geogrids, and then gradually extended to the surface of the subgrade slope and other zones, finally formed a continuous failure surface along the geogrids. The analysis results of the failure mode identified by the Hilbert marginal spectrum are in good consistency with the experimental results, which prove that the Hilbert marginal spectrum can be applied to obtain the seismic damage mechanism of slope.

     

重力式挡土墙地基抗震承载力探讨

高烈度地震区重力式挡土墙由于地基承载力不足导致墙身失稳是一种较常见震害类型。基于拟静力法原理,利用极限分析上限定理对地震作用下挡土墙地基极限承载力进行求解,通过典型算例分析了极限承载力随地震动峰值加速度的变化关系与机理,讨论了地基土强度参数对其变化趋势的影响,提出了同时考虑设防烈度和地基土性的挡土墙地基抗震容许承载力修正方法及相应修正系数取值建议。结果表明:设防烈度在9度及以内时,随着地震动峰值加速度增加,挡土墙地基极限承载力近似呈线性下降,下降速率与地基土黏聚力呈负相关性,而受内摩擦角的影响不显著;地震作用加剧挡土墙基底荷载倾斜与偏心导致地基破坏区缩减是造成极限承载力下降的主要原因;设防烈度大于7度时,挡土墙地基抗震容许承载力较天然工况下有所降低,8度和9度设防烈度对应的修正系数约为0.9和0.7。     

Seismic Displacement of Gravity Walls by a Two-body Model

Gravity walls retaining dry soil are modeled as a system of two bodies: (a) the gravity wall that slides along the wall-foundation soil boundary and (b) the critical soil wedge in the soil behind the wall. The strength of the system is defined by both the frictional and the cohesional components of resistance. The angle of the prism of the critical soil wedge behind the wall is obtained using the limit equilibrium method. The model accounts for changes in the geometry of the backfill soil behind the wall by considering the displacements at the end of each time step under limit equilibrium. The model shows that the standard (single) block model is over-conservative for the extreme case of critical-to-applied-seismic acceleration ratios less than about 0.30, but works well for cases where this ratio ranges between 0.5 and 0.8. The model is applied to predict the seismic displacement of gravity walls (a) tested in the shaking-table and (b) studied numerically by elaborate elasto–plastic analyses.     

高烈度区重力式挡墙基于性能的抗震设计方法研究

介绍基于性能抗震设计的核心理念,以支挡结构震害调查分析为背景,阐述开展高烈度区重力式挡墙基于性能抗震设计研究的必要性;构建重力式挡墙基于性能的抗震设计框架,归类分析现行规范与基于性能抗震设计的关键技术问题;依据支挡结构震害调查及大型振动台模型试验,提出位移指数可作为衡量挡墙抗震性能的量化指标,确定重力式挡墙基于性能抗震设计的性能准则及流程;经对比计算基于性能与规范抗震设计的挡墙算例,显示基于性能抗震设计的优越性,为高烈度区重力式挡墙基于性能抗震设计的工程应用提出建议。     

加筋格宾新型组合支挡结构设计研究

依托湖南省湘潭至衡阳西线高速公路K 124＋300～K 124＋895段国内首座加筋格宾组合式挡土墙工程,介绍了以双绞合六边形金属网为筋材的2种新型加筋支挡结构：加筋格宾结构与绿色加筋格宾结构;以极限平衡理论为基础,吸收国外先进加筋土技术,提出了该组合结构的稳定性验算方法与公式;编制相关程序,深入研究了填料粘聚力、内摩擦角、网面拉力、地震力、填土重度、车辆荷载以及加筋间距等重要参数对安全系数的影响。研究表明,各设计参数对安全系数的影响程度不同。同时,也验证了该加筋格宾组合式挡土墙设计的科学性和合理性。研究成果可应用于具体支挡结构设计。