车桥系统地震响应概率统计及安全评估

为研究随机地震下车桥耦合系统的动力响应特性,通过数值方法实现了车桥耦合振动的仿真计算,确定了系统响应的概率统计规律,并用于动力可靠度分析.以实际列车和典型简支梁桥建立仿真模型,合成随机地震动加速度时程样本,获取系统的动力响应,基于蒙特卡洛模拟和可靠度理论评估结构的安全特性.结果表明:随机地震下系统响应指标的变异程度不同;桥梁跨中横向位移的变异程度最高,变异系数为0.468,竖向位移的变异程度最低,变异系数为0.097;列车的轮对横向力、轮重减载率、竖向加速度以及桥梁跨中响应均符合极值Ⅰ型分布,桥梁横向响应同时符合对数正态分布;可靠度为0.99时,系统的计算响应限值最大,动车横向加速度和桥梁跨中竖向加速度限值分别超过规范限值56%和3%,桥梁功能失效和列车脱轨的风险较高.

基于失效概率法的桥梁地震风险评估

为了研究地震破坏下高速铁路连续梁桥发生破坏的可能性,根据地震风险性(risk)为地震危险性(hazard)与易损性(fragility)乘积的定义,基于失效概率法,对高速铁路连续梁桥地震风险评估方法进行了分析.通过条带法建立桥梁地震需求模型,基于可靠度函数获得桥梁地震易损性曲线,拟合得到桥梁易损性概率密度函数;根据桥址处地震危险性资料,推导桥址处地震加速度概率密度函数;通过地震加速度概率密度函数与桥梁结构易损性概率密度函数的数值积分,实现桥梁地震风险概率评估.以一座(32+48+32)m高速铁路连续梁桥为例系统演绎了失效概率法桥梁风险评估的实现过程.研究结果表明:当地震危险性资料缺乏或不足时可以通过地震烈度分布函数及其与地震峰值加速度之间的换算关系,推导和完善地震危险性分析资料;对于高速铁路(32+48+32)m连续梁桥100年设计期间内发生轻微损伤的概率为5.16%,发生中等损伤的概率为4.46%,桥梁受到轻微损伤和中等损伤风险概率接近,几乎不可能发生严重损伤和完全破坏.

基于阻尼参数的高速铁路连续梁桥地震损伤概率影响分析

为研究阻尼参数对高速铁路连续梁桥地震易损性的影响,以一座(32+48+32) m高速铁路连续梁桥为研究背景,借助大型开源程序Open Sees建立了数值模型,并应用基于可靠度理论的概率解析易损性函数表达式获得地震易损性曲线(面),探讨阻尼器参数对桥梁地震易损性的影响。研究结果表明:(1)设置阻尼器使桥梁受力更为合理,可进一步提高桥梁抗震性能;(2)阻尼系数的提高及阻尼指数的降低均使得桥梁固定墩曲率及活动支座位移减小,进而降低固定墩和活动支座在地震作用下的损伤概率。