基于特征向量信息支持向量机的RC框架易损性曲线预测

易损性曲线将结构破坏等级与地震动强度相关联,能够直观地反映结构破坏的概率,但在建立易损性曲线的过程中需要大量的结构非线性时程分析结果,因而计算效率不高。机器学习方法已被证明能较好地解决这一问题,但当训练数据的规模较大时,由于训练过程涉及求解大规模逆矩阵致使计算效率依然低下。为此,本文提出了一种特征向量信息支持向量机(EILS-SVM)的新方法克服此类方法的不足。在大规模数据集下,EILS-SVM能够筛选小规模子样本建立低秩核矩阵。这使得其训练过程只需求解小规模低秩矩阵的逆矩阵,进而极大提高计算效率。为了验证EILS-SVM的准确性和高效性,基于16500个钢筋混凝土(RC)框架在地震作用下的破坏数据,分别与支持向量机(LS-SVM)、随机森林、神经网络、线性判别分析(LDA)、贝叶斯作对比。结果表明,EILS-SVM能准确预测RC框架的易损性曲线,其计算效率最高能提升近27倍。

计算近场地震作用下隔震结构支座破坏易损性曲线的概率凸集混合模型

用凸集模型模拟隔震结构参数的不确定性,而用随机模型模拟地震动输入的不确定性,提出了计算近场地震作用下在考虑双不确定性因素时隔震结构支座发生破坏的易损性曲线计算新方法;计算结果将给隔震支座力学参数的设计提供参考;通过计算对比可知,若不考虑结构参数不确定性将低估隔震支座破坏的地震易损性;对计算实例中基底最大位移敏感度分析发现,隔震支座的力学参数(如屈服力、屈服后刚度等)对基底最大位移影响较大,上部结构质量的影响次之,而上部结构的刚度对其影响不大;此外,本文的研究内容也为考虑结构参数和输入地震动双不确定性因素的情况下,计算各类结构地震易损性曲线提供了一种新的思路和途径。

基于易损性曲线的RC桥墩地震损伤评估

为评估地震作用下钢筋混凝土(RC)桥墩的损伤程度,基于墩顶水平位移的损伤指标,提出了一种新的基于易损性曲线的地震损伤评估方法.建立非线性有限元分析模型,利用IDA增量动力分析得到损伤指标与PGA之间的对数线性关系,并由此获得了不同地震动强度下RC桥墩的易损性曲线.研究表明:本文所提出的地震损伤评估方法计算简单,能够有效地评估RC桥墩在不同地震动强度下的破坏状态,为震后RC桥墩的安全评估与加固提供了理论依据.

钢筋混凝土剪力墙和连梁易损性曲线研究

构件易损性曲线表征了构件的指标参量(如位移角、转角等)与达到某个指定损伤等级的概率之间的函数关系,可用于评价构件的损伤程度和确定修复方法,是结构抗震性能和韧性评价的重要依据。该文对满足中国GB 50011―2010《建筑抗震设计规范》要求的74个钢筋混凝土(RC)剪力墙试件和32个RC连梁试件的试验数据进行了统计分析,确定了构件的各损伤等级对应的损伤状态现象及相应的修复方法;并分别采用位移角和连梁转角为指标参量,建立了RC剪力墙和连梁的易损性曲线。分析讨论了设计轴压比对RC剪力墙易损性曲线的影响,以及跨高比对RC连梁易损性曲线的影响。比较了该文建立的易损性曲线和美国FEMA P-58规定的易损性曲线,并分析了两者差异原因。

高速公路钢筋混凝土桥梁地震易损性曲线建立方法

总结了地震作用下高速公路钢筋混凝土桥梁主要构件的理论易损性曲线的建立方法及其基本步骤,并且应该考虑到地面运动、本地土壤条件以及桥梁本身参数等不确定性。进一步说明如何考虑桥梁主要易损构件,如桥墩、支座和桥台等对整个桥梁体系易损性的影响,并且利用概率工具从单个构件的易损性直接预计桥梁体系的易损性,表明桥梁作为一个体系,比任何一个单独的构件更易损。

基于损伤指标和易损性曲线的圆形钢筋混凝土柱建模分析

为了解混凝土构件在地震等灾害工况下的整体损伤情况,针对圆形钢筋混凝土柱,建立非线性动力学分析模型,通过搭建结构试验体模型,对比理论分析与试验测试结果。在此基础上,建立了圆形钢筋混凝土柱体的损伤模型,基于Park-Ang损伤理论模型,给出圆形钢筋混凝土柱的地震损伤评估指标,并结合损伤指标进行试验体模型的易损性曲线的分析,根据圆形钢筋混凝土柱试体的易损伤曲线,可以很清晰看到不同的地面峰值加速度下,试体不同程度损伤的概率,有助于评估地震作用下,类似构件所造成的不同损伤程度和概率,从而进行对应结构的补强或经济效益补偿。

基于谱位移的中国高层建筑地震易损性曲线研究

地震结构易损性模型是灾害风险评估的重要组成部分,而在目前的中国,随着城市化进程的加剧,目前建成了数量庞大的高层、超高层建筑,但却缺少专门适用于高层建筑的易损性模型。研究通过对已有高层、超高层建筑抗震分析资料及其他基本信息进行统计汇总和分析计算,并利用统计学方法对所得数据进行处理,以最大层间位移角作为目标结构需求,研究了基于谱位移(Sd)的结构地震易损性。根据不同的设防标准和不同的性能水平,建立了相应的曲线,并综合考虑了结构的高度、场地等相关因素的影响。研究获得的系列易损性曲线可以对不同强度地震作用下的高层、超高层结构损害进行有效的评估,并为地震灾害评估提供有价值的参考。

基于易损性曲线的斜拉桥横向抗震性能评估

针对斜拉桥在E1、E2两水准设防地震作用下横向抗震性能的合理评估问题,采用增量动力分析方法(IDA)从构件和结构体系两个层面构建了背景工程的概率地震易损性曲线,研究了背景工程在两水准设防地震作用下出现轻微、中等、严重等3类损伤状态时的超越概率水平,以此评估斜拉桥的横向抗震性能。研究结果表明:在构件层面上,主塔、拉索、过渡墩和辅助墩在两水准设防地震下出现3类损伤状态的超越概率均低于40%,且大部分低于30%,而球型钢支座出现中等损伤的超越概率最大超过50%,是全桥横向抗震薄弱环节;在体系层面上,不论是一阶界限法还是二阶界限法,结构的损伤超越概率均明显高于各构件,且在两水准设防地震下发生中等损伤的概率最高(E2地震下一阶和二阶界限法最高分别达88.77%和85.22%),而严重损伤的发生概率低于40%。

房屋建筑经验性地震易损性曲线研究进展

基于历史地震的海量震害数据建立经验性地震易损性曲线是我国防震减灾工作的重要内容。结合相当数量的文献,系统梳理了国内外经验性地震易损性曲线的研究进展及有关的规范或标准,剖析了经验性地震易损性曲线建立过程中房屋建筑分类、破坏等级划分、地震动参数选择、曲线拟合等各个环节存在的不足,结合现代灾害调查手段,提出了优化和扩大震害数据、合理选择地震动参数、标准化经验性地震易损性曲线的建立流程等建议。

框架-剪力墙结构的地震易损性曲线建立方法

总结了地震作用下框架-剪力墙结构的理论易损性曲线的建立方法及其基本步骤,当然,还要考虑到地面运动、本地土壤条件等不确定性。框架-剪力墙结构体系则是目前高层结构所普遍采用的结构形式之一,因此展开该结构地震易损性分析研究对震害应急及防御都有重要的应用价值,并通过建立易损性曲线来直观了解框架-剪力墙结构地震易损性情况。

桥梁易损性曲线计算方法研究

易损性曲线在结构抗震评估方面有着非常重要的作用,计算易损性曲线的方法也越来越多地被研究和发展。针对钢筋混凝土连续梁桥结构,以曲率延性为判断不同损坏等级的依据,采用四种非线性静力分析方法(承载力反应谱法、N2法、改进的模态Pushover分析法以及自适应承载力反应谱法)计算其在地震作用下的易损性曲线,并以动力分析结果作为方法比较的标准值,对比以上四种静力方法计算的结果。研究表明,N2方法不仅可以大大缩短计算时间,并且可以给出十分接近非线性动力分析的结果。

建筑结构地震易损性曲线的应用研究

总结了地震作用下钢筋混凝土建筑结构易损性曲线的的分类、建立方法及其基本步骤,并且讨论了对于地震易损性曲线影响显著的各种不确定性因素,及其对于地震易损性曲线的影响。

钢筋混凝土柱基于易损性曲线的地震损伤评估

为评估地震作用下结构构件的损伤程度,建立基于竖向剩余承载力的损伤指标,提出钢筋混凝土柱基于易损性曲线的地震损伤评估方法。该方法对钢筋混凝土柱采用精细化分析模型,避免单自由度体系假设,通过增量动力分析获得对数正态分布形式的易损性曲线,进行地震损伤程度评估。研究表明:所提出的地震损伤评估方法,计算简单,能有效评估钢筋混凝土柱在不同地震动强度指标下的损伤程度,为震后钢筋混凝土结构的安全评估和修复加固提供了理论依据。

近场地震下隔震结构基底发生碰撞的鲁棒易损性曲线计算

用凸集模型模拟隔震结构参数(如刚度、质量、支座的屈服力和屈服后刚度等)的不确定性,而用随机模型模拟地震动输入的不确定性,提出了计算近场地震作用下在考虑双不确定性因素时隔震结构基底发生碰撞的易损性曲线计算新方法;提出了鲁棒易损性曲线的新概念,计算结果将给隔震支座力学参数的设计以及基底与限位墙之间空隙宽度的选取提供参考;通过计算实例中基底最大位移敏感度分析发现,上部结构的质量和隔震支座的力学参数(如屈服力、屈服后刚度等)对基底最大位移影响较大,而上部结构的刚度对其影响不大;此外,该文的研究内容也为考虑结构参数和输入地震动双不确定性因素的情况下,计算各类结构地震易损性曲线提供了一种新的思路和途径。

巨型框架结构基于易损性曲线的地震损伤评估

为研究地震作用下高层混凝土建筑结构的损伤评估,建立基于最大层间位移角的损伤指标,采用基于易损性曲线的地震损伤评估方法。基于增量动力分析方法得到了巨型框架结构的易损性曲线,进行地震损伤评估。研究结果表明：所采用的地震损伤评估方法能够简单有效地评估巨型框架结构在不同强度地震下的损伤程度,可为巨型框架结构的地震灾害损失评估与修复提供参考依据。

外置耗能角钢的摇摆-自复位桥梁双柱墩地震易损性分析

为评估设置耗能角钢的摇摆-自复位桥梁双柱墩的抗震能力,本文建立该结构的有限元分析模型,分别定义和量化双柱墩不同损伤状态和损伤指标。本文从太平洋地震工程研究中心选取16条近断层地震动,基于增量动力分析,得到该结构的地震响应。基于最小二乘法,对得到的增量动力分析曲线进行对数回归分析,计算结构不同损伤状态的超越概率及易损性曲线。研究表明:当地面峰值加速度为0.1 g时,外置耗能角钢与耗能钢筋屈服的超越概率分别为34%和22%;当峰值加速度为0.4 g时,外置耗能角钢与耗能钢筋失效的超越概率分别为6%和11%,而预应力筋未屈服;当峰值加速度为1.0 g时,外置耗能角钢和耗能钢筋失效的概率分别达到85%和91%,桥墩发生倒塌的概率为46%。

110 kV干式空心并联电抗器振动台试验与易损性研究

电抗器是变电站的重要设备之一,上部线圈由底部陶瓷绝缘子支撑,整体尺寸大、重心高。由于结构形式的特殊性,其在地震作用下的动力响应较为复杂。本文对110 kV干式空心并联电抗器进行了振动台试验研究,通过白噪声测定了电抗器的自振频率和阻尼比;在0.15g和0.5g人工地震动输入下,测量了电抗器关键部位的应变、加速度和位移响应,分析了电抗器在地震作用下的动力响应规律,探讨了电抗器的可能破坏模式,进一步计算了电抗器的地震易损性曲线。研究结果表明:电抗器的动力特性近似于单自由度体系,一阶自振频率为3.3 Hz,阻尼比为3.9%;电抗器在地震作用下的变形主要发生在绝缘子以及绝缘子-线圈连接部位,上部线圈可认为是刚体;与绝缘子相比,绝缘子-线圈连接部位的刚度较小,变形更集中,是电抗器的薄弱部位;0.15g人工地震动试验后,电抗器自振频率下降3.6%,0.5g人工地震动试验后,电抗器自振频率下降6.3%;根据绝缘子实测应变,考虑地震作用与其他荷载产生的总应力,电抗器的安全系数为2.14,仍然具有一定的安全储备;基于试验结果计算电抗器的地震易损性,抗震能力中值为0.965g,对数标准差为0.4。

隧道纵向地震易损性分析

为研究隧道纵向抗震性能,使用改进的地基梁-弹簧非线性分析模型计算隧道纵向地震响应,其中采用PQ-Fiber纤维梁模型模拟隧道纵向的非线性行为,并施加弯矩来考虑隧道与场地之间的切向相互作用。随后,将基于增量动力分析(IDA)方法的结构地震易损性分析方法应用于隧道结构,探究适用于隧道结构的地震动强度指标(IM)。选取12条近场地震记录,用于IDA分析隧道纵向的抗震性能水平。将概率地震需求模型与工程需求参数相结合,建立结构的地震易损性曲线。结果表明,峰值速度(PGV)是适用于隧道纵向抗震性能的地震动强度指标;场地类型对隧道纵向损伤程度的影响最为深远,其中Ⅰ类场地在地震作用下损伤概率最大。此外,将计算所得易损性曲线与经验易损性曲线和横向易损性曲线进行对比分析,验证了模型的可行性,为隧道结构的抗震设计提供了一定的参考。

我国沿海地区RC框架结构地震易损性分析

文章考虑到近海大气的腐蚀环境,在材料层次,通过考虑钢筋应力及弹性模量削弱、混凝土碳化作用、保护层混凝土开裂软化、核心区混凝土极限压应变降低等模拟氯离子等侵蚀对RC框架结构材料性能的影响,并基于实验数据从构件和框架整体上验证了模拟方法的正确性;在结构层次,基于上述材料力学性能退化模型,对6层和9层的不同龄期的框架结构,采用IDA方法进行时程分析,以地震动峰值地面加速度为地震动强度指标,最大层间位移角为结构损伤指标,得到了不同腐蚀龄期、层高、设防烈度的易损性曲线。结果表明:同一设防烈度下,腐蚀龄期越长,结构的超越概率越大;同一龄期下,设防烈度越低,结构的超越概率越大。

带竖向接缝装配式剪力墙易损性研究

竖向接缝是装配式剪力墙结构中的关键部位,对57个足尺带竖向接缝的装配式剪力墙试验数据进行了易损性分析。依据该类剪力墙构件试验过程的破坏模式提出了5个损伤状态;以位移角为工程指标参数,建立了该类剪力墙的易损性曲线和各损伤状态下的易损性参数;并量化评价了设计轴压比和剪跨比2个关键设计参数对其易损性的影响;对比分析了直接拼接和后浇带拼接两种竖向接缝形式对该类试件易损性参数的影响。结果表明:除竖向接缝混凝土出现掉渣,受压区保护层轻微脱落外,其余损伤状态下的易损性曲线基本满足对数正态分布;直接拼接装配式剪力墙和后浇带拼接装配式剪力墙之间的易损性参数在竖向接缝混凝土结合面开裂,边缘纵筋屈服损伤阶段存在差异,该阶段对应的位移角拟合中值绝对差值和相对差值分别达到0.11%和28.2%。