界限估计法

结合数学集合的概念来讨论工程系统的风险且估算工程系统不同破坏模式的失效概率。

横向地震作用下异型钢管混凝土拱桥地震易损性分析

为了研究异型钢管混凝土(CFST)拱桥在地震作用下的易损性,以一座城市异型钢管混凝土拱桥为研究对象,通过MIDAS/Civil软件建立全桥非线性有限元模型并进行增量动力分析(IDA).分别以桥墩和拱肋曲率延性比、支座位移延性比为损伤指标,建立了主要构件地震易损性曲线.并基于一阶、二阶界限估计法得到了全桥系统的地震易损性曲线.结果表明:在横向地震作用下,该异型钢管混凝土拱桥整体抗震性能较好,支座和桥墩较拱肋在地震作用下更易出现损伤,为该桥的易损构件;该桥拱肋在地震作用下表现出良好的强健性,最易损伤区域位于坦拱拱脚,应加强其构造处理.

基于IDA的渡槽结构地震易损性分析

渡槽结构是由槽身、槽墩和支座等相互关联的构件组成的结构系统。强震作用下,仅用单一构件的地震易损性来评价渡槽结构系统的地震易损性,往往会高估渡槽的抗震能力。为研究渡槽结构系统的地震易损性,以一座三跨等距简支梁式渡槽为研究对象,基于Open SEES平台建立了有限元动力分析模型,采用增量动力分析法(IDA)计算了槽墩、盖梁处板式橡胶支座以及槽台处聚四氟滑板支座三种构件的横槽向地震易损性;然后,分别通过一阶界限法和二阶界限法,建立了渡槽结构系统地震易损性曲线,并进行了对比分析。结果表明,地震作用下,渡槽结构的板式橡胶支座与聚四氟滑板支座相比槽墩更容易发生损伤;渡槽结构的系统易损性大于单一构件的易损性;二阶界限法所得结构失效概率区间均位于一阶界限法上下界之间,相比一阶界限法,采用二阶界限法建立的系统易损性曲线来评估渡槽结构的抗震性能更为合理。

加劲钢桁连续刚构桥地震易损性分析

为研究高速铁路加劲钢桁连续刚构桥的结构抗震性能,以一座(97+2×108+97)m加劲钢桁连续刚构桥为工程背景,借助有限元软件MIDAS Civil,通过纤维截面划分实现非线性,建立全桥有限元模型,采用增量动力分析(IDA)方法计算背景桥梁在地震作用下的动力响应,并据此建立各构件及全桥地震易损性曲线。结果表明:该桥抗震性能良好,满足规范要求;在各损伤状态下,系统的损伤概率相较于构件均会有不同程度的增长;在进行结构的抗震性能评估时,仅从单个构件角度进行分析是偏安全的,还需考虑系统内各构件之间的相关性。

基于多维极限状态函数的桥梁地震易损性分析

为了精准评估桥梁地震易损性,以某一连续刚构桥为例,首先采用传统方法进行地震易损性分析,其次考虑到桥梁易损构件支座和桥墩之间可能存在线性相关、非线性相关、完全相关和完全不相关等四种相关性,利用四种多维极限状态函数对桥梁系统的地震易损性进行评估。结果表明:传统方法中桥梁系统地震易损性曲线源于构件的易损性曲线,并且表达为区间的形式,无法准确地描述桥梁系统的破坏情况;基于多维极限状态函数的易损性分析方法可直接利用构件的响应获得桥梁系统的地震易损性曲线;考虑了桥梁关键构件之间存在不同的相关性后得到的桥梁系统地震易损性差异较大,故在后续的地震易损性分析中应充分考虑构件之间的相关性对系统地震易损性的影响。

基于改进条件边缘乘积法的桥梁系统地震易损性分析方法

桥梁结构是由多种不同类型的构件按照一定的逻辑关系构成的结构系统。既有桥梁易损性分析中,通常基于构件的易损性曲线来评价整个桥梁系统的抗震性能。实际运营中的桥梁,在地震作用下,不同构件间相互影响,发生组合破坏将会增加桥梁系统整体失效概率。因此,将桥梁结构作为整体进行易损性分析能够更好地评估实际工程的抗震性能,弥补了既有分析方法的不足。以一座三跨预应力混凝土连续T梁桥为易损性分析对象,结合桥墩和支座两类构件的地震破坏,分别采用界限估计法、改进的条件边缘乘积法建立了算例桥梁系统易损性曲线。结果表明:界限估计法易受各失效模式排列顺序和相关性的影响,稳定性较差;改进的条件边缘乘积法,作为结构系统失效概率的一种近似求解法,解决了在多个失效模式并存下,结构系统可靠度问题中多维标准正态累计分布函数近似求解问题。后者计算精度较高,易于实现,适用于失效模式较多的复杂桥梁系统,具有一定的工程使用价值,为桥梁系统地震易损分析提供了借鉴参考。