地震与洪水作用下结构风险分析与设计研究进展∗

我国是世界上地震与洪水灾害最为严重的国家之一,两种灾害影响范围广泛,且很多地区为两种灾害的双易发地区,同时考虑地震与洪水作用的结构风险分析与设计是防灾减灾领域研究的重要问题。综述了国内外地震与洪水易发区结构性能分析与设计理论的研究进展,统计分析了地震与洪水的历史数据,根据洪水成因将地震?洪水灾害划分为地震伴随暴雨洪水、地震引发溃坝洪水两类,明确了地震与洪水的联合成灾机制和不同概率模型。总结归纳了地震?洪水灾害的不同表现形式,包括地震?洪水冲击接续作用、洪水冲刷?地震接续作用、洪水浸泡?地震接续作用,论述了地震与洪水作用下结构响应分析及易损性分析的研究现状,着重介绍了洪水冲刷?地震接续作用下结构全寿命风险评估和设计方法的研究进展,为进一步开展地震?洪水灾害的其他表现形式研究提供了新的思路。 总结分析表明,地震与洪水接续作用加重了致灾程度,增大了结构失效风险,基于全寿命周期的结构抗多灾设计方法,能够有效减少灾害影响和损失,对于工程防灾减灾具有重要意义。     

基于信息扩散理论的地震风险评估

利用基于信息扩散理论的风险评估方法 ,对地震灾害进行了风险分析。该方法简单易行 ,分析结果意义清楚 ,对防灾抗灾具有一定的指导作用。     

考虑冲刷影响的川藏线连续梁桥横向地震易损性分析∗

冲刷将减小土体对桥梁基础的横向支撑作用,削弱桥梁结构刚度,进而影响桥梁结构的动力学特性和抗震性能,因此有必要研究冲刷对桥梁结构抗震性能的影响。以川藏线常见的三跨连续梁桥为工程背景,利用有限元软件SAP2000建立桥梁结构有限元模型,利用m法考虑桩土相互作用,讨论了冲刷深度变化对桥梁结构动力学特性的影响。选取曲率延性作为桥墩和桩基的损伤指标,考虑材料和几何非线性,通过增量动力分析方法得到不同横向地震动强度下桥墩和桩基的峰值曲率,建立了不同冲刷深度下桥墩、桩基在轻微损伤、中等损伤、严重损伤以及完全破坏状态下的地震易损性曲线。研究结果表明:冲刷深度增加将增大桥梁结构自振周期;桥墩在各损伤状态下的损伤概率随冲刷深度的增大而不断减小;冲刷深度较小时,桩基的损伤概率随冲刷深度增加而增大,但当冲刷深度超过某一值时,桩基的损伤概率反而有所减小。     

随机地震作用下BRB加固既有结构的可靠度分析∗

随着服役年限的增加,既有结构会出现材料力学性能经时退化。为精细化分析随机地震作用下既有结构及其加固后的安全性,利用非平稳地震动过程的降维模拟,并结合基于概率密度演化理论和等价极值分布的首次超越破坏可靠度分析方法,以层间位移角为评价指标,制定了3 种在不同位置布设人字形BRB 的加固方案。根据随机地震作用下BRB 加固既有结构的动力可靠度来确定3 种方案中的较优者。同时,依次用V 字形和斜支撑替换较优方案中的人字形支撑,并对比分析它们的动力可靠度,以寻找最优随机非线性振动控制的BRB 布设位置和支撑形式,为维修加固及抗震设计提供更为合理的途径。结果表明：本文方法为既有结构及其加固结构的抗震可靠度精细化计算提供了新途径,BRB 的不同布设位置及支撑形式能在一定程度上提高既有结构的动力可靠性。     

基于工程地震风险评估的地震保险费率厘定

着重探讨了如何将我国许多城市已完成的工程地震风险评估结果用于厘定地震保险费率,具体提出了地震房屋保险、地震室内财产保险和地震人身保险费率的厘定方法,对应不同的免赔率定义提出了赔偿金额的计算方法.为了说明所提方法的实用性,以某地的多层砌体房屋为例,对设计的几种免赔率,计算了相应的费率.     

芦山地震单开间砌体结构房屋震害特征∗

4.20芦山地震灾区临街自建单开间砌体结构房屋震害特别严重,本文基于现场调查研究该类特殊房屋的建造习惯、震害特征与损伤机理,研究表明:单开间砌体房屋是芦山地震灾区等四川小城镇比较常见的临街建筑模式,其平面狭长,建造随意,结构体系不合理,构造措施不到位,抗震能力弱;芦山地震地震烈度8、9度灾区单开间砌体房屋底层纵墙剪切破坏,普遍出现严重的贯通整片墙体的斜裂缝或X形裂缝。底层前部房间横墙无纵向支撑,独立墙段过长,横墙压弯破坏出现贯通整片墙体的水平裂缝,并且墙体外鼓;结构刚度中心与质量中心严重偏离,房屋扭转震动加剧墙体裂缝开展,相邻建筑反复碰撞作用是上部楼层震害的主要原因;鞭梢效应加重突变楼层结构损伤,引起出屋面附属建筑严重破坏甚至倒塌,横墙端部剪切断裂乃至溃散。据此,提出了既有单开间砌体房屋加固工作的建议。     

台风作用下建筑结构的可靠性评估

台风灾害是给人类造成严重危害的自然灾害之一,台风作用下受灾害最重的往往是沿海广阔的农村地区,本文针对低层建筑结构物,分析了台风造成的危害;分析了台风发生的频率,强度与全球地面平均气温之间的相关关系,统计分的分析了９０１５号与９７１１号台风资料,分别得出它们的风速概率分布与低层建筑结构物的荷载效应概率分布,运用有限元计算和实验比较的方法,得出了三层砖混结构建筑物的抗侧力效应概率分布,最后,利用结构可     

地震作用下BFRP锚固结构动力响应试验研究∗

地震作用下锚固结构动力响应研究的是锚杆(索)杆体-注浆体、注浆体-围岩之间的动力学作用机制,是岩土锚固工程的研究重点和发展趋势.通过振动台模型试验,研究了地震作用下BFRP锚固结构的动力响应,利用粘贴在BFRP锚索杆体上的应变片,测得地震波激励过程中不同高度位置、锚固深度锚索断面上的应变波响应,对锚固段内BFRP锚索沿锚固深度轴力峰值和应变波时程曲线进行了分析.结果 表明:(1)BFRP锚固结构的动力响应与输入地震波强震段的发生时间和持续时间基本一致;(2)随着输入地震波加速度峰值的增大,BFRP锚索轴力峰值在数值上随锚固边坡屈服状态发生变化,其中锚固段前半段受影响较大;(3)锚索残余轴力受地震作用的影响,随着锚固结构内测点位置相对高度的增大而增大,这一现象在靠近锚固体端部的位置更为明显,在工程应用中应重点关注锚固段端部注浆材料损坏而导致的锚固系统失效破坏.通过小波包分解得到锚固结构的应变波主频,进一步表明了锚固体端口、中部、尾部的主频差异较大,会导致锚索与注浆体之间出现"差拍"作用,引起锚索与注浆体之间的不协调运动,导致锚固体内第一界面不断地受剪揉搓,形成损伤到破坏的时间累积效应.     

基于可靠度和灵敏度的结构局部地震易损性分析

结构的地震易损性分析是结构地震风险分析的核心内容，传统的方法主要是分析结构的整体地震易损性。提出了结构局部地震易损性的概念，通过构造结构局部性能指标与其参数之间的一个新的功能函数，给出了局部地震易损性的可靠度表达式；根据可靠性灵敏度的概念，提出了构造结构局部性能指标概率密度函数的新方法，并详细推导了结构可靠指标对局部性能指标参数的灵敏度表达式。算例表明，所提方法可极大地提高结构地震易损性分析的计算效率。     

冲刷作用下两种不同直径的单桩基础循环加载特性∗

海上风电大直径单桩基础长期承受来自环境效应的循环荷载以及海床的冲刷作用,冲刷条件下的水平受荷单桩的循环加载特性是海上风电桩基础设计关注的内容。开展了砂土中大直径和小直径单桩基础冲刷条件下长期循环加载的模型试验,探讨了冲刷深度和循环加载幅值对两种基础形式长期承载变形特性的影响。试验研究表明：砂土中循环加载提高了循环后的单桩承载力,其中小直径桩循环后的水平承载力提高更为显著。冲刷导致循环后的单桩承载力下降,随着冲刷深度增加该效果越明显。在循环加载初期,小直径桩残余累积变形的增加速度小于大直径桩。循环次数大于1 000次冲刷深度为2倍桩径条件下,小直径桩的累积变形趋于稳定,大直径桩的累积变形仍继续发展。通过在无量纲循环加载幅值参数中引入冲刷深度对承载力的影响,建立了冲刷条件下两种不同直径桩基的水平循环累积位移计算模型,适用于考虑冲刷影响的单桩长期水平循环累积变形预测。     

区域洪灾风险评价体系研究

针对国内外区域洪灾风险评价缺少系统规范体系现状,基于洪灾生命损失评价、经济损失评价,构建起以洪灾损失为核心的动态实用性的区域洪灾风险评价体系,实现由控制洪水向洪水管理转变.给出耦合致灾因子、孕灾环境、承灾体的区域洪灾风险定义,探讨了基于洪水分析、易损性分析、损失分析的区域洪灾风险评价流程图.针对区域洪灾风险评价不确定性,从被动破坏损失、主动防御减灾角度提出系统量化的区域洪灾损失经济评价指标,结合研究体系应用实际,给出区域洪灾风险评价体系的进一步完善策略.     

洞庭湖地区洪水灾害风险评估

综合当前国内外学者的理论及方法,以灾害风险系统是致灾因子、孕灾环境和承灾体共同作用的系统为基础,对洞庭湖地区进行洪水灾害风险评估,其中致灾因子用暴雨及以上降雨的加权频次来描述,孕灾环境用地形和河网密度来描述,承灾体脆弱性用内在脆弱性和抗灾救灾能力来描述。首先,对区域洪水致灾因子危险性进行评估;其次,对孕灾环境危险性进行评估;再次,对承灾体脆弱性进行评估;最后,对三者进行叠加分析得出洞庭湖地区洪水灾害风险区划图。其中,沿长江地区、湘江入湖地区和澧水河入湖地区洪水灾害风险高;其次是沿洞庭湖周围地区风险较高;洞庭湖地区边缘风险较低。     

洪灾风险评价等级模型探讨

采用特尔菲法,选择4个一级因子和14个二级因子,建立洪灾风险评价等级指标体系。利用层次分析法,根据对同一层元素相对重要性比较,决定各指标权重。应用模糊综合评判方法,将福建省67个县(市)分为高风险区、次高风险区、中度风险区、低风险区4个等级。评价结果可为防灾减灾提供科学依据。     

基于GIS的广西农业暴雨洪涝灾害风险评估

以自然灾害风险评估理论和方法为指导,遥感本底数据、气象数据、基础地理信息数据、社会经济数据为基础数据,构建广西农业暴雨洪涝灾害风险评估指标体系,采用层次分析及加权综合法建立农业暴雨洪涝灾害风险评估模型;借助GIS技术,计算广西农业暴雨洪涝灾害致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体易损性、防灾减灾能力及综合风险指数,并对广西农业暴雨洪涝灾害进行风险区划,采用相关分析法将广西农业暴雨洪涝灾害风险结果与广西历史暴雨洪涝灾情数据进行对比验证,研究结果表明,农业暴雨洪涝风险分布结果与洪涝灾情损失的空间分布基本吻合,南部沿海的风险性最强,西部风险性最小。     

隔震建筑抗极罕遇地震能力与主要破坏模式分析∗

隔震措施可以使上部结构在罕遇地震下处于弹性或轻微弹塑性状态,从而有效保护设防烈度下结构地震安全。但是,由于地震发生、强度和特性的不确定性,在设计基准期内结构也可能遭受极罕遇地震的作用,基于"大震不倒"设计的隔震结构在罕遇地震及极罕遇地震作用下隔震支座变形和结构整体抗倾覆安全以及实现抗极罕遇地震的能力和代价需要特别研究。本文通过弹塑性时程分析,比较三种不同高度的隔震结构层间位移角、叠层橡胶隔震支座位移及结构倾覆力矩,分析结构在极罕遇地震下隔震层(也即叠层橡胶支座)位移超限和整体倾覆的主要失效模式。结果表明:极罕遇地震下,基于"大震不倒"设计的隔震结构支座位移可能会超出限值,层间位移角和结构倾覆力矩通常可以满足要求。隔震支座尺寸适当增大、相应极限变形能力提高,能够控制极罕遇地震下结构隔震层变形破坏,但上部结构隔震效果有所下降;适当减小上部结构高宽比能够控制极罕遇地震下隔震结构、尤其高层隔震结构的整体倾覆破坏。因此,兼顾安全性和经济性,有效增大隔震支座极限位移、适当减小高层隔震结构高宽比,实现隔震建筑抗极罕遇地震能力,是付出代价不大、经济适用的一条有效途径。     

基于GIS的松花江干流暴雨洪涝灾害风险评估

以黑龙江省内的松花江干流流域作为研究区,从现代灾害风险理论出发,综合运用GIS空间分析和灾害风险评估数学方法,对松花江干流流域的暴雨洪涝灾害风险进行了定量评价.研究利用遥感数据和社会经济数据,在空间分析基础上,通过对暴雨洪涝灾害的危险性、承灾体的暴露性、脆弱性以及区域防灾减灾能力的分析,确定影响各个县市暴雨洪涝灾害风险的具体方面.并将因子集成为洪涝灾害风险指数(FDRI),在此基础之上绘制出松花江干流流域的洪涝灾害风险区划图,结果表明松花江干流洪涝灾害风险以哈尔滨和佳木斯两市最大,上游洪涝灾害风险大于下游.     

不同地震烈度下结构破坏过程仿真

为了更好地研究地震烈度对结构破坏的影响及震害规律,运用LS-DYNA软件对Ⅷ度区和Ⅸ度区的底层框架砌体结构进行了由损伤至倒塌破坏的全过程的模拟,研究结果表明:在罕遇地震烈度情况下,Ⅸ度区的结构要比Ⅷ度区的结构出现破坏的时间早,并且要比Ⅷ度区的破坏严重。对比时程分析的结果,位移要滞后于加速度,但地震过程中结构的动力反应趋势大致相同。该成果反应了不同烈度下结构的地震反应特征,仿真结果和真实倒塌过程吻合较好。     

太湖流域主要城市洪涝灾害生态风险评价

太湖流域有上海，苏州，无锡，常州，镇江，杭州，嘉兴，湖州八个大中城市，是我国产业最集中，工农业最发达的地区之一，但该地区洪涝灾害频繁，这不仅制约了流域中各城市经济的发展，还严重威胁到该地区城市的生存平衡，本文根据生存风险评价原理，结合太湖流域的自然特点，提出成因分析法的指标模型。并通过分析太湖流域八个大中城市的汛期降雨量和地形地貌因子对洪涝灾害生态风险的影响度，得出各个城市洪涝灾害的生态风险度，最后还根据各城市风险度的大小及其主导因素的不同，提出了如何管理洪涝灾害生态风险的建议。     

美国地震风险评估中建筑物易损性与损失组合的探讨

探讨了以美国地震灾害风险评估模型为例的建筑物易损性模型的建立方法及地震随机事件损失组合的方法.由于应用对象的不同,如用于工程项目风险的评估或是对保险资产风险的评估,其易损性模型建立的方式具有较大的差异.在工程应用中,注重对建筑结构的分析,往往使用非线性解析方法如能力频谱法等以得到结构的易损性或脆弱曲线;而保险行业常用历史数据并运用统计方法等获取所需的易损性曲线.由于工程应用的易损性曲线有更好的精准性,越来越多保险用模型采用此方法.此外,工程应用常对单一地震事件进行评估,而保险行业的模型往往涉及对大量随机事件的评估.对不同的建筑物易损性建模方法、规范标准及适用范围进行了探讨,并对随机事件损失组合方法中如何计算损失的单次超越概率(OEP)和累计超越概率(AEP)进行了介绍.