基于多维性能极限状态的概率地震需求分析

基于概率地震需求分析(PSDA),分别采用增量动力和非线性时程分析,得到某框架结构的最大层间漂移比和最大加速度响应,通过定义多维性能极限状态的性能水准,计算该结构的多维地震易损性,联合地震动危险性曲线,建立了年平均超越概率的三重积分公式,采用梯形法求得50年内地震需求(漂移)危险性曲线。在此基础上,进行了同时考虑性能极限状态的随机性和相关性对结构需求危险性的敏感性分析。在性能极限状态不确定性中选择适当的变异系数(cidrcpfa)及相互作用因子NID R,能够使年平均超越概率增加;相比单一极限状态,考虑二维极限状态的年平均超越概率也将提高。研究结果表明,所提方法可描述对多维响应参数敏感的结构破坏行为,可获得设计基准期内更加符合实际的结构需求危险性曲线,为震后损失估计提供可靠的理论依据。

基于β-二项分布的结构易损性分析

易损性曲线建立过程中受激励不确定性和结构参数不确定性的影响,会引起结构或构件观测结果的统计相关性。为此,本文提出基于β-二项分布的结构易损性分析方法。该方法根据性能量化指标阈值和Monte Carlo模拟确定震后观测结果,采用β-二项分布探讨震后观测值的统计相关性;结合对数回归模型,推导了改进β-二项分布的累积分布函数,计算结构失效概率;通过累积对数正态分布拟合易损性曲线,比较了观测失效样本数与观测失效概率统计相关性对易损性的影响,并与未考虑统计相关性的传统易损性曲线作对比。某8层钢筋混凝土框架-剪力墙结构的算例表明,考虑统计相关性的易损性较传统易损性偏大,且结构遭受8度以上地震作用时,考虑失效样本数统计相关性的易损性使预测结果更为保守,利于工程安全。

恒速状态移动质量作用的柔性梁最优振动控制

针对恒速状态移动质量作用下柔性梁的最优振动控制方案进行研究分析。根据柔性梁振动理论,考虑移动质量与柔性梁弹性振动之间的耦合作用,建立移动质量-柔性梁时变系统的振动方程。当移动质量刚好离开梁时给出终端时刻点,超越终端时刻的梁作自动振动,建立时不变系统的振动方程。若将以往适用时不变系统的最优控制方法应用于时变系统,会导致次优化效果。为此,采用多种控制设计方法对系统的振动响应进行抑制,讨论不同控制方案的优缺性。数值结果表明:对于特定的作动器位置,有必要采用具有时变特征的控制方法替代时不变控制方法;相比时变控制方法,采用状态相关的黎卡提方程(state-dependent riccati equation,简称SDRE)控制方法得到的性能指标最优;基于增广矩阵的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,简称LQR)边界控制效果优于bang-bang控制,前者控制策略得到的性能指标最优。

基于桥梁经验数据的理论易损性曲线校准

基于理论计算或试验研究定义桥梁损伤状态建立的理论易损性曲线,通常不能将桥梁构造(包括几何性质、材料性质等)、地面运动和场地条件等因素均考虑在内.鉴于此,为更加精确地以易损性曲线的形式评估桥梁抗震性能,首先利用1994年北岭地震桥梁损伤数据建立双参数对数正态分布的经验易损性曲线;其次,给出一种多跨桥梁力学模型,定义桥墩柱转动延性值量化桥梁损伤状态,获得4种损伤状态下的理论易损性曲线;最后,以90%置信区间的经验易损性曲线对理论易损性曲线进行校准.计算结果表明:利用桥梁力学模型建立的理论易损性曲线校准后能近似吻合经验易损性曲线,且3种损伤状态阈值由SRSS优化公式得到校准.随着结构损伤知识的进展,未来可利用更详细的结构损伤过程对校准后的理论易损性曲线做二次更新,进一步提高桥梁系统风险评估的精确性,尤其是遭受强震灾害下由多座桥梁组成的高速公路网络.

型钢混凝土组合结构与钢筋混凝土结构抗震性能对比

本文主要对比型钢混凝土组合结构与钢筋混凝土结构在地震作用下抗震响应对比,通过非线性动力时程分析,得出并绘制能够反映结构抗震性能的层间位移时程曲线、层顶加速度峰值以及结构柱底等效应力峰值等结论;对比分析两种不同结构在地震作用下的抗震响应云图、塑性累积和裂缝发展等响应结果,得出两种结构的异同点,分析型钢混凝土组合结构的受力特点及优势。结果表明,充分利用型钢和混凝土这两种材料性能可有效提高型钢混凝土组合结构的承载力。

基于HDV-Hop的无线传感器网络大型室内定位算法研究

大型室内公共场所是无线传感器网络定位技术天然的使用场所。针对经典的无线传感器网络DVHop定位算法应用性不强,定位精确度不高等缺点,Hybrid DV-Hop(HDV-Hop)定位算法改进了锚节点部署形式、数据路由方式以及坐标计算方法,较大地提高了定位精度,并扩展了无线传感器网络定位算法的应用性。在HDV-Hop算法之上实现了进一步的优化,得到一种更适用于大型公共场所的新型定位算法。新型定位算法将锚节点部署在大型公共场所中比较常见的矩形形状的周边,同时根据平均跳数选取平均每跳距离作为全局平均每跳距离进行距离计算。仿真实验结果表明,相对于HDV-Hop定位算法和采用矩形的锚节点部署方式的RHDVHop(Rectangular HDV-Hop)算法,新型定位算法具有较高的定位精度。

型钢混凝土组合结构的抗震性能研究

针对型钢整体改善结构整体刚度和延性的特点,本文主要研究型钢翼缘宽度比对型钢混凝土组合结构(SRC)的抗震性能影响。对结构施加EI-Centro地震波(工况1为水平向地震动、水平竖向耦合地震动工况3),获得罕遇地震作用下的结构抗震响应,得出相应结论,为真实结构的抗震设计提供可靠依据。结果表明:翼缘宽度比变化对SRC组合结构抗震性能有重要的影响,合理选取型钢参数可为实际工程的设计提供理论依据。

基于对数回归模型的结构易损性分析

综合考虑结构物理参数的随机性和响应的统计相关性,提出了基于对数回归模型的结构易损性分析方法。以蒙特卡罗模拟和随机时程分析法考虑物理参数的随机性,采用β-二项分布探讨响应统计相关性,并建立对数回归模型计算结构易损性。以某一钢筋混凝土两跨连续梁高速公路桥为算例,根据设计图获取其物理参数作为均值,选取合适的标准差做蒙特卡罗模拟,随机采样得到参数样本,通过随机时程分析获得最大响应样本,利用矩估计、最小二乘分别求得β-二项分布和对数回归模型未知参数,最终获得各等级破坏状态下的易损性曲线,并与提出的基于累积极限状态阈值的结构易损性相比较。结果表明:所提出的易损性分析方法,能够达到对结构易损性的保守估计,保证预测结果的合理性,为检测桥梁构件是否过度老化或意外损坏提供理论依据。

基于多维性能极限状态的结构易损性分析

由于基于性能的单指标易损性方法在结构易损性分析中忽略了非承重构件及设备仪器破坏的影响,该文提出了基于多维性能极限状态的易损性分析方法,采用承重构件敏感的最大层间位移参数与非承重构件及设备仪器敏感的最大加速度参数作为性能量化指标,建立了基于多维性能极限状态的广义方程描述结构整体的极限破坏状态。根据超越概率的定义,并考虑量化指标间相关性及其阀值的随机性,推导得到了二维性能极限状态下超越概率的解析解;并利用matlab拟合得到了结构在正常使用、可以使用、生命安全、防止倒塌四个性能水平下的易损性曲线。