考虑结构极限状态随机性的多维易损性分析

本文同时考虑结构在地震激励下响应的随机性和极限状态的随机性,将概率-凸集混合模型应用于结构的多维易损性分析。以最大层间位移、最大层加速度作为反映结构性能和非结构性能的两种工程需求参数,并视为符合对数正态分布的随机变量,两种需求参数的阈值被视为非概率凸集变量,分别建立阈值的椭球模型和区间模型,建立同时包含凸集变量和概率变量的二维联合性能极限状态方程;根据凸集模型和概率模型之间的相容性,提出一种混合模型下基于克里金模型的蒙特卡洛法用于求解超越概率的上、下界,得到反映超越概率区间的易损性曲线。研究表明:区间模型建立的易损性曲线较为保守;在罕遇地震作用下,不考虑阈值随机性会会低估结构的抗震能力。

基于凸集模型的结构地震多维易损性分析

将凸集模型应用于结构的地震多维易损性分析。建立钢筋混凝土框架结构模型,选择最大层间位移角和最大层加速度两种参数建立多维性能极限状态方程。通过平均信息熵理论,获得两种参数的区间估计。考虑椭球模型和区间模型两种形式的凸集模型,在标准空间内通过拉丁超立方抽样生成样本点,通过矩阵变换将其映射到凸集空间内,建立结构地震响应的凸集模型。将凸集变量样本点代入极限状态方程,进行了易损性分析。采用概率模型进行对比计算,研究表明,与概率模型相比,当PGA较小时,凸集模型的破坏概率较大,而PGA较大时,凸集模型的破坏概率较小;椭球模型和凸集模型的分析结果差距较小,在各个PGA下破坏概率差值仅为0.05~0.1,因此可以不考虑凸集类型不同对易损性分析结果的差异。

随机激励下多塔结构BRB布置优化及多维易损性评估

为评估随机激励下非对称多塔结构抵抗剪扭耦联破坏的抗震性能,提出基于概率密度演化方法的多维性能极限状态易损性分析方法。采用层间位移角与层间扭转角量化指标,考虑指标阈值随机性及指标间相关性,基于概率密度演化方法计算超越概率,从而获得二维性能极限状态下结构易损性曲线。对烟花算法进行离散化和等变量改进,完成屈曲约束支撑(BRB)布置优化设计,实现多塔结构的随机非线性震动控制。结果表明:所提出的易损性方法可为多塔结构抗震性能提供综合可靠评价指标,基于改进烟花算法的阻尼器布置优化设计可以有效提高结构抵抗剪扭耦联破坏的抗震性能。

基于模糊可靠性的结构多维易损性分析

本文将模糊可靠性理论引入结构的多维易损性分析中。以一RC框架结构为例,将结构的性能极限状态划分为4个等级,建立了三类用于求解超越概率的多维性能极限状态方程,包括联合性能极限状态方程,串联系统方程和并联系统方程。将隶属函数取作降半梯形分布,将极限状态方程转化基于模糊可靠性的等效极限状态方程,利用蒙特卡洛模拟法得到结构的破坏概率。将基于模糊可靠性的易损性分析结果与不考虑模糊可靠性的结果进行对比,研究表明:不考虑结构失效准则的模糊性会导致结构超越概率的分析结果偏大,低估结构的抗震能力;当采用联合性能极限状态方程时,对破坏等级较低的性能极限状可以不考虑模糊区间的范围对易损性的影响,对破坏等级较高的性能极限状态则需要考虑模糊区间对结果的影响。

桥梁系统地震多维易损性分析

综合考虑地震地面运动以及性能极限状态的不确定性,提出了基于多地震需求参数分析的桥梁系统易损性评估方法,将易损性概念从一维扩展到多维。该方法首次提出服从多元对数正态分布的概率地震需求模型探讨桥梁体系各构件响应相关性,同时考虑各构件性能极限状态的相关性建立多维性能极限状态方程,确定结构失效域,通过Monte Carlo模拟计算系统多维地震易损性。以某一钢筋混凝土多跨连续梁高速公路桥为算例,通过非线性动力分析法获得最大响应样本,利用最大似然估计求得概率地震需求模型未知参数,计算体系多维易损性,并与构件易损性相比较。结果表明:桥梁体系多维易损性较构件易损性偏大,可避免用单一构件易损性代替系统易损性产生的非保守估计,预测结果更利于工程安全,为桥梁修复加固和交通系统可靠性分析提供理论依据。

基于累积塑性应变的结构多维易损性分析

将拟力法的概念运用于能量平衡方程而提出累积塑性应变,其表示为塑性耗散能需求与耗能能力之比.塑性耗散能反映了结构在地震作用下的损伤累积效应,作为构件层次损伤指标的累积塑性应变也考虑了损伤累积效应.建立基于最大层间位移角的易损性曲线,假定一系列累积塑性应变阈值,通过易损性曲线吻合度确定与全局性能水准相对应的局部损伤状态,即累积塑性应变阈值.以累积塑性应变和峰值层加速度响应作为结构构件和非结构构件的工程需求参数,在多维易损性理论框架下建立二维性能极限状态方程和概率地震需求模型,进行易损性分析,并分别讨论加速度阈值、工程需求参数和性能极限状态相关性对易损性的影响.

基于显示连通贝叶斯网络的机场塔台地震易损性分析

将基于性能的多维易损性分析方法,结合显示连通贝叶斯网络,应用于机场塔台的多维易损性分析。考虑地震激励的不确定性,通过非线性时程分析获得结构响应数据;将塔台结构分为三个层次,每个层次按包含的层数分为相应的子层次。根据功能特性确定子层次的评价指标和极限状态,建立服从多元对数正态分布的概率地震需求模型;考虑各种极限状态之间的相关性,建立极限状态方程,确定失效域,通过蒙特卡洛法求得构件的超越概率;建立塔台结构的显示连通贝叶斯网络模型,利用层次分析法获得中间节点的条件概率表,利用MATLAB进行贝叶斯网络的推理计算,实现从单一层次的易损性到整体易损性的推理。