基于IDA考虑地震方向的桥梁易损性分析
基于IDA大跨桥梁地震易损性分析
基于IDA大跨桥梁地震易损性分析一、内容概括本文基于IDA(Integrated Dam Analysis)大跨桥梁地震易损性分析方法，对某大型跨海大桥进行了抗震性能评估。
首先文章介绍了大跨桥梁在地震作用下的动力响应特性，以及IDA方法的基本原理和应用范围。
接着通过对大桥的结构布局、材料性能、施工工艺等方面的详细分析，揭示了其在地震作用下的潜在风险。
在此基础上，文章提出了针对性的抗震加固措施，以提高大桥的抗震性能。
通过对比不同加固方案的计算结果，验证了所提措施的有效性和可行性。
本文的研究对于指导类似工程的抗震设计和加固具有重要的参考价值。
1.1 研究背景和意义随着全球经济的快速发展，大跨桥梁在交通运输、城市建设和基础设施建设等方面发挥着越来越重要的作用。
然而大跨桥梁在地震等自然灾害中具有较高的易损性，这不仅会给人们的生命财产安全带来严重威胁，还会对社会经济发展产生不利影响。
因此研究大跨桥梁的地震易损性分析具有重要的理论和实践意义。
近年来随着地震监测技术的不断进步，地震易损性评估方法得到了广泛的关注和研究。
其中基于结构动力学的地震易损性分析方法是一种有效的评估方法，它通过对结构动力响应进行分析，揭示结构的抗震性能和易损性。
而IDA(Integrated Dynamic Analysis)大跨桥梁地震易损性分析方法作为一种先进的结构动力学分析方法，已经在国内外得到了广泛应用。
IDA方法是一种多物理场耦合分析方法，它将结构动力学、结构振动与结构损伤等多种因素综合考虑，能够更全面地评估结构的抗震性能和易损性。
与传统的地震易损性分析方法相比，IDA方法具有更高的准确性和可靠性，能够为大跨桥梁的设计、施工和维护提供有力的理论支持。
因此本文旨在研究基于IDA大跨桥梁地震易损性分析方法，探讨其在实际工程中的应用价值。
通过对IDA方法的理论原理、计算模型和实现技术等方面的深入研究，为大跨桥梁的抗震设计提供科学依据，降低地震灾害对人类社会的影响。
基于增量动力分析(IDA)方法的地震易损性工程实例分析
基于增量动力分析(IDA)方法的地震易损性工程实例分析周奎;林杰;祝文
【期刊名称】《地震工程与工程振动》
【年(卷),期】2016(36)1
【摘要】增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA)是一种以动力弹塑性时程分析为基础的参数分析方法,而建筑结构的地震易损性分析是指在不同强度地震作用下结构达到或超过某种极限状态的概率。
文章基于IDA分析方法,通过选取一定数量的地震动记录,指定地震动强度指标并做归一化处理,利用OpenSees 软件平台向结构碰撞数值模型输入地震动数据,计算得出结构倒塌概率,以地震动参数为随机变量,对数据进行拟合分析,建立倒塌概率易损性曲线,验证IDA方法的可靠性以及Opensees软件对于该类问题的适用性。
【总页数】6页(P135-140)
【关键词】增量动力分析法;地震易损性;易损性曲线;OpenSees;工程实例
【作者】周奎;林杰;祝文
【作者单位】上海理工大学土木工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.4;P315.9
【相关文献】
1.基于多元增量动力分析（MIDA）方法的RC 核心筒结构地震易损性分析 [J], 郑山锁;杨威;杨丰;孙龙飞;侯丕吉
2.基于增量动力分析方法的独塔斜拉桥地震易损性分析 [J], 刘陆东;颜全胜;李金武;王孝伟
3.基于IDA方法的大跨斜拉桥桥塔地震易损性分析 [J], 陈琼
4.基于IDA方法的加固震损RC框架结构地震易损性分析 [J], 路沙沙;徐红;张亚楠;谢雨航;刘少栋
5.基于增量动力分析方法的砌体结构地震易损性分析 [J], 熊立红;官志刚;吴善香因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
桥梁结构地震易损性研究进展述评
桥梁结构地震易损性研究进展述评本文旨在综述桥梁结构地震易损性研究的最新进展，探讨不同研究方法的优缺点和未来研究方向。
通过对文献的梳理和评价，总结了已有研究的不足和局限性，并提出了未来研究的需求和挑战。
同时，本文还介绍了研究方法、样本、数据收集和分析方法等，展示了研究的可靠性和有效性。
研究结果表明，桥梁结构地震易损性研究取得了显著进展，但仍存在诸多问题和挑战，需要进一步深入探讨。
地震是一种常见的自然灾害，对桥梁结构的稳定性、安全性和耐久性构成严重威胁。
因此，桥梁结构地震易损性研究成为土木工程领域的重要课题。
本文旨在综述该领域的研究进展，总结已有研究成果和不足，并展望未来的研究方向。
近年来，桥梁结构地震易损性研究取得了丰硕的成果。
研究人员通过数值模拟、实验研究和案例分析等手段，深入探讨了桥梁结构在地震作用下的响应机制和破坏模式。
然而，已有研究仍存在一定的不足和局限性，如缺乏对桥梁地震易损性的全面认识、地震动输入的单一性、以及缺乏考虑桥梁结构的长期性能等。
研究方法的可靠性和精度也有待进一步提高。
本文采用文献综述和案例分析的方法，对桥梁结构地震易损性研究进行全面深入的探讨。
通过查阅相关文献，了解桥梁结构地震易损性的研究现状和发展趋势。
结合实际案例，对不同桥梁结构的震害特征和破坏模式进行分析，为后续研究提供参考。
在文献综述的基础上，本文还采用数值模拟方法，对桥梁结构的地震响应进行预测和分析。
通过建立精细化模型，模拟地震作用下桥梁的动力响应，为深入研究桥梁结构地震易损性提供有效手段。
本文还采用理论分析方法，对桥梁结构的易损性指标进行计算和评估。
通过分析不同指标的优缺点和适用范围，为桥梁结构的抗震设计和评估提供科学依据。
桥梁结构地震易损性研究在理论、实验和数值模拟等方面均取得了重要进展。
虽然研究人员对桥梁结构地震易损性的认识不断深入，但仍然存在诸多挑战和问题，如地震动输入的复杂性和桥梁结构的非线性响应等。
数值模拟方法为桥梁结构地震易损性研究提供了有效的手段，但需要进一步提高模型的精度和可靠性。
基于IDA的铁路超高墩地震易损性分析
基于IDA的铁路超高墩地震易损性分析范鑫;王新敏;陈士通【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2024(68)4【摘要】为探究铁路超高墩结构的抗震性能并对其在双向水平地震作用下的易损性进行评估,以西部山区某高速铁路超高墩结构为研究对象,根据结构自身动力特性,以材料应变状态对应的截面曲率作为损伤指标,描述其不同的损伤破坏状态并确定不同损伤状态所对应的指标限值。
基于IDA方法,从PEER数据库中选取10组远场地震动作为双向地震动输入样本,以ANSYS为平台建立超高墩有限元模型进行非线性动力时程分析,得到不同强度地震动对应的结构地震响应。
结合能力需求比的对数回归分析,建立超高墩各控制截面的概率地震需求模型对其易损性进行评估,并采用一阶界限法计算超高墩整体损伤概率并建立易损性曲线。
结果表明:H形双柱式薄壁空心超高墩在强震作用下各部位均会发生一定程度的损伤,其中墩底部位损伤最为严重,在PGA为1.0g时墩底部位轻微损伤、中等损伤和完全损伤的超越概率分别为98.71%、96.92%和36.02%;结构完全损伤概率较小,满足三水准抗震设防要求并具有良好的抗倒塌能力;易损性分析能够准确地反映超高墩的真实抗震性能,为实际工程中既有超高墩的震后损伤加固或新墩设计提供理论依据。
【总页数】8页(P123-130)【作者】范鑫;王新敏;陈士通【作者单位】石家庄铁道大学土木工程学院;石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院【正文语种】中文【中图分类】U24;U448.13【相关文献】1.双向地震动下单层偏心体系基于IDA的地震易损性分析2.基于IDA的高速铁路大跨度斜拉桥地震易损性分析3.基于IDA的高墩大跨桥梁地震易损性分析4.PBEE 框架下基于IDA方法的超高层耗能结构地震易损性分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于IDA和纤维模型的高墩大跨连续刚构桥梁地震反应分析
典型 高墩大 跨连 续 刚构桥 进行地 震 易损性 分 析十
分重要 。文 献 ［ ］ ４ 运用 双 线 性恢 复 力 模 型模 拟 双 肢 薄壁 墩墩顶 、 底 塑 性 铰 截 面 的材 料 非 线 性关 墩 系， 研究 高墩 连续 刚构 桥 在 罕 遇 地震 作 用 下 的非 线性 受 力 特 性 和 塑 性 铰 截 面 的延 性 特 性 。 文 献 ［ ］ 提 出 了一种 适 合 于其 弹 塑 性地 震 响 应 的分 ５点
基 金 项 目 ：福 建 省 自然科 学 基 金 （０ ００ ２ ７ ２ １Ｊ １８ ）
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深刻 了解结 构 抗 震 性 能 提 供 了有 效 手 段 。虽 然 ＩＡ的计算 量很 大 ， 是 目前 分 析 高墩 在 多 阶 Ｄ 却
２ ２ 钢筋本 构模 型 ．
目前 桥梁 的主跨 及 桥 墩 高 度 不 断 加 大 ， 高 不 断 墩 突 破原有 记 录 ， 高 墩 大 跨度 连 续 刚 构 桥 的 发 展 给
带来 了新 的机 遇 ， 同时 也 给桥 梁 抗 震 带 来 了很 多 难题 ， 高墩 的稳 定 性 以及 相 邻 低 墩 的延 性 要 求 对 也越来 越 高 。现 《 路桥 梁抗震 设 计 细则 》 ＪＧ 公 （Ｔ ／ Ｔ Ｂ ２０ －０ ８ 对 于墩 高 不 超过 ４ 的 规 则 桥 ０ －１ ０ ） ２ ０ｍ 梁 ， 以根据细 则 中 提供 的设 计 流 程 图进 行 抗 震 可
技术的提高， 计算速度 的大幅度加快 ， 该分析方法 逐步 地被接 受 和使 用 ， 国 Ｆ Ｍ Ｆｄｒ ｍｅ— 美 Ｅ Ａ（ ｅｅＭ Ｅ ｒ
基于IDA的大跨连续梁桥地震易损性分析
基于IDA的大跨连续梁桥地震易损性分析赵人达;高能;贾毅;邱新林【摘要】目的分析公路连续梁桥的地震易损性,为该类桥的多级设防抗震设计研究提供理论依据.方法基于性能抗震设计思想,确定结构的5个性能水准,以桥墩的位移延性比作为性能量化指标,计算桥梁不同极限状态的损伤界限值.在此基础上,采用IDA分析方法计算20条人工拟合地震波作用下的地震响应,基于可靠度理论进行对数回归拟合分析,最终获得地震易损性曲线.结果理论易损性曲线表明该桥具有良好的综合抗震性能,在0.3g地震动作用下,轻微损伤、中等损伤和严重损伤的概率分别为57.9％、44.7％和3.6％.结论易损性分析结果可以反映桥梁的综合抗震性能和各级损伤状态的超越概率,对分析整个交通路网的抗震性能和制定紧急救援方案具有指导意义.%The analysis of seismic vulnerability of highway continuous beam bridge provides a theoretical basis for the multi-stage fortification and seismic design of the bridge.Based on performance seismic method,five levels of structure performance were defined.The bridge damage threshold values for different damage limit state were studied by taking displacement ductility ratio of the pier as a quantitative performance metrc.Then,the seismic response under the action of 20 artificial earthquake ground motion curves were calculated by using the incremental dynamic analysis (IDA) method.Finally,the seismic vulnerability curves were obtained.The theoretical vulnerability curve shows that the bridge has a good comprehensive seismic performance.And the probability of slight damage,moderate damage and severe damage is 57.9％,44.7％ and 3.6％,respectively,under the action of 0.3 g groundmotion.The results obtained by the vulnerability analysis can be used to reflect the bridge seismic performance and damage probability.And it also has guiding significance for analyzing the seismic performance of the whole traffic network and making emergency rescue plan.【期刊名称】《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(033)004【总页数】8页(P672-679)【关键词】易损性;增量动力法;性能水准;损伤指标;地震【作者】赵人达;高能;贾毅;邱新林【作者单位】西南交通大学土木工程学院桥梁工程系,四川成都610031;西南交通大学土木工程学院桥梁工程系,四川成都610031;西南交通大学土木工程学院桥梁工程系,四川成都610031;广东省南粤交通潮漳高速公路管理中心,广东潮州510101【正文语种】中文【中图分类】TU997;U448.14自20世纪以来，国内外曾发生过多次破坏性极强的地震.例如1976年中国的唐山大地震，1994年美国的Northridge地震，1995年日本的阪神地震，1999年台湾的Chi-Chi地震和2008年中国的汶川大地震[1-2].这些灾害性的地震对人类社会造成了巨大的伤害，同时也加速了地震灾害预测的相关研究.随着高速公路在我国西南、西北地区的大力新建，大跨度连续梁桥以其跨越能力强、受力合理、连续性好的优点被广泛应用.而桥梁结构作为整个交通生命线的关键，其重要性不言而喻，地震作用下桥梁结构损坏所导致的交通中断，往往阻碍了灾民转移，并给灾后救援工作带来了巨大的困难.地震易损性通常指结构在不同地震动强度下发生相应不同程度损伤的超越概率[3-4]，历次地震灾害表明桥梁结构在地震作用下是易损坏的.因此，以易损性的概念分析桥梁结构的抗震性能是目前符合知识现状和逻辑合理的分析手段，并成为桥梁抗震研究领域的热点问题.地震易损性通常可以用易损性曲线表示，以易损性曲线的形式来研究结构的地震易损性，最早起源于20世纪70年代初核电站的地震概率风险评估[5-6].通过多年相关领域的交叉渗透和发展，易损性研究已逐渐从建筑结构方面开始向桥梁领域深入.Shinozuka[7]作为地震易损性分析的先驱，根据日本阪神地震的桥梁震害记录，采用对数正态分布的假设最终得到了经验性地震易损性曲线；Mander[8]基于1995年神户地震的桥梁损伤数据，采用双参数正态分布，根据经验得到了易损性曲线，并将桥梁破坏状态划分为5个等级；Chomchuen等学者[9-10]采用能力谱法进行了理论易损性分析；Karim等[11]把桥墩简化为单自由度体系，计算桥墩的Park-Ang破坏指标，建立了钢筋混凝土桥墩的理论易损性曲线.增量动力分析方法(IDA)是近年来才发展起来的一种评价结构抗震性能的参数分析方法[12-13].该方法将单一的时程分析扩展为增量时程分析，综合了静力推覆分析和非线性时程分析的诸多优点，因此也被称为“动力推覆分析”，在多自由度结构体系和高墩大跨桥梁结构的抗震分析中有着大量应用.目前，大跨连续梁桥在中国公路系统和跨海大桥领域中的应用非常广泛，而相对应的地震易损性分析研究还非常少.鉴于桥梁结构在交通网络中的重要性，笔者针对此类桥梁，提出这类桥梁的理论地震易损性分析方法，定义了结构抗震性能的五个水准，并根据破坏准则提出了墩柱不同程度破坏的损伤界限.通过有限元模型，结合增量动力分析方法得到结构的地震响应，并基于传统可靠度理论形成易损性曲线，探讨了此类桥梁的失效模式和损伤概率，为评估该类桥梁的抗震性能和预测预防桥梁地震灾害提供理论依据.易损性曲线可以表示为不同强度地震作用下结构反应超过破坏阶段所定义的结构承载能力的条件概率，它在一定程度上揭示了桥梁遭受不同程度损伤的概率与地面运动参数之间的关系.目前，国内外研究易损性曲线的主流方法分为两种：经验易损性方法和理论易损性方法[14].其中，形成理论易损性曲线的方法又分为基于数值模拟的损伤超越统计法和基于可靠度的直接回归拟合法[15].笔者基于第二种方法，通过增量动力法得到结构的地震响应，结合结构性能损伤指标，将地震响应延性指标对数化后线性回归拟合，并计算结构在不同损伤状态下的超越概率，最终绘制易损性曲线.地震易损性曲线具体形成过程如下.(1)根据场地安全报告给出的规准反应谱生成若干条地震动记录，并选择一个合理的地震动强度参数.(2)选择若干条地震动记录，并用一组调幅系数将每一条地震动记录调整为0.1～1.0 g，增量可选用0.05 g或0.1 g.(3)根据大跨连续梁桥的支座布置，确定最不利墩柱的危险截面，通过选择的合理抗震性能量化指标计算损伤界限，最终得到结构不同破坏程度的损伤指标.(4)结合所选的调幅地震动对有限元模型进行一系列非线性时程分析，得到结构的墩顶位移或墩底曲率等地震响应.(5)将非线性时程分析求得的结构响应对数化后进行线性回归分析，得到结构延性指标对数与地震动参数对数的线性回归方程，如式(1)所示.再利用式(2)和式(3)计算结构在不同破坏阶段的超越概率，其中μd、μc都服从对数正态分布.ln(μ)=a+bln(PGA).2.1 结构抗震性能水准的定义抗震设计思想是结构抗震设计的基础，多年以来，随着抗震设计思想研究的不断深入和完善，结构抗震设防标准也从早期的单一设防逐步发展到如今的多级抗震设防.基于性能的结构抗震设计思想最早起源于20世纪90年代的美国学者，他们提出随着技术水平的提高，结构不应仅以“生命安全”为准则，而应在此基础上注重结构的使用性能，考虑安全、使用、美观、经济等多方面因素，其实质就是“小震不坏，中震可修，大震不倒”这一基本抗震设防原则的拓展[16].目前，在国内外权威的基于性能的结构抗震设计理论框架中，建议性地给出了五个性能水准，分别为充分运行、运行、基本运行、生命安全、接近倒塌.为适应现行的公路桥梁结构极限状态理论的设计方法，文献[17]建议基于性能的桥梁抗震设计不仅要考虑结构破坏极限状态和正常使用极限状态，还要考虑有限损坏极限状态的要求.因此，可将公路桥梁的五个抗震性能水准定性描述为无损伤、轻微损伤、中等损伤、严重损伤和局部失效或倒塌，具体表述见表1.2.2 结构抗震性能水准的量化桥梁抗震性能水准描述了桥梁结构在相应设防地震强度作用下的最大破坏程度.然而在实际桥梁抗震设计中，还需选择合适的抗震性能量化指标来定量描述桥梁结构的抗震能力.在传统的结构抗震设计中，一般将力作为抗震性能量化指标，这也是广大工程师所容易理解和接受的.然而，在基于性能的桥梁抗震设计中，部分结构出现不同程度的损坏是被允许的，在这个前提下，传统力学概念无法全面地描述桥梁结构的各个性能水准，因此必须采用变形、能量或其他损伤量化指标.对于大跨度连续梁桥，主梁在地震期间保持弹性阶段，盖梁和基础往往按照能力保护构件进行设计，而墩柱是最容易发生损伤的构件，且墩柱的损伤往往直接导致桥梁功能的丧失，因此可以将桥梁地震损伤问题归结为桥墩的地震损伤.笔者建议采用Hwang 提供的墩柱位移延性比作为桥梁抗震性能量化指标[18]，可以定义为μ= .将桥梁抗震性能量化指标与各个性能水准相结合，具体表述见表2.3.1 工程概述潮安韩江特大桥跨航道处主桥地处广东省归湖镇，上部结构为预应力混凝土现浇连续箱梁，采用单箱单室结构，跨径组合为55 m+4×90 m+55 m，箱梁梁高和底板厚度按2次抛物线设计，采用C55混凝土；桥墩为薄壁箱形墩，半幅墩身宽6.5 m，厚为2.5 m，横桥向两侧作三角外突设计，采用C40混凝土；墩身纵筋和箍筋均采用HRB400钢筋，纵筋采用直径28 mm的Ⅲ级钢筋，平均间距10 cm 布置，箍筋采用直径16 mm的Ⅲ级钢筋，间距0.3 m布置；本桥属丘陵间洼地地貌，场地土类型为中硬土，场地类别为II类.图1为桥墩截面尺寸及钢筋分布,图2为桥型布置图.3.2 工程模型的建立对地震作用下的整个桥梁结构来说，主梁不易发生结构性的破坏，而墩柱的损伤往往导致桥梁结构整体功能的失效，因此在桥梁抗震设计中，墩柱的易损性分析是尤为重要的一环.一般多跨连续梁桥的设计中，中墩采用固定支座，而边墩采用活动支座，因此此类桥梁的中墩往往是最容易受到损坏的结构.桥例简化模型如图3所示，其中12#墩柱采用固定支座，且承担最大的地震荷载，为最不利墩柱，取其作为主要研究对象，墩高为29.2 m，进行地震易损性分析.笔者采用OpenSees建立桥例有限元模型.桥墩采用非线性梁柱单元(Nonlinear Beam-Column Elements)，并考虑P-Delta效应；墩柱截面采用纤维模型，混凝土本构采用Conerete02 Mander模型，并将混凝土截面划分为保护层混凝土和核心混凝土，核心混凝土考虑箍筋对其抗压强度的提高作用.钢筋本构采用Steel02模型，在定义所有材料属性后划分纤维截面，对不同纤维赋予相应的材料属性.中墩与上部结构采用固定铰支的连接方式，主梁作用被简化为竖向质量荷载作用于主墩顶点.3.3 地震动的选择地震动选取是结构进行易损性分析的关键，由于振幅、频谱、持时等特性的不同，地震动存在较大的随机性，相应的结构地震响应也存在较大的差异[19].本例桥址做过地震安全性评估，因此采用以地震安评报告提供的设计规准加速度反应谱为目标拟合而成的人工地震波进行抗震计算.地震波有效持续时间应为结构基本周期的5～10倍，由结构动力特性分析知，该桥的基本周期为5.34 s，此外已有的大量研究表明，15～20条地震波就能满足增量动力分析的精度要求，因此最终选取30 s的人工拟合地震波20条.3.4 性能水准与损伤指标确定桥梁抗震性能水准和计算结构的损伤指标是地震易损性分析的基础，损伤指标即是对性能水准的量化.笔者采用Hwang建议的位移延性比作为桥墩损伤的量化指标，并将结构破坏状态分为无破坏、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和完全破坏五个等级[20]；对桥墩的墩底截面进行弯矩曲率分析，得到截面相关曲率延性指标如表3所示.根据曲率延性指标，采用文献[20]的方法计算各破坏状态的位移延性比，结果见表4.3.5 易损性曲线易损性曲线是指不同地震动强度下结构需求超过结构抗力的概率曲线.笔者选取50年超越概率2.5%的水平地震波20条，以峰值加速度PGA作为地震动参数，采用增量动力法，将20条地震波调整至PGA从0.05～0.8 g的地震动记录，共320条地震波，进行IDA时程分析.计算得到20条地震波在不同地震动强度下的墩顶位移平均值和位移延性比，结果见表5.当结构能力与结构在地震作用下的需求被描述为对数正态分布时，桥梁结构达到不同损伤程度的失效概率也是按对数正态分布的.以PGA的对数值为横坐标，墩柱位移延性比的对数值为纵坐标进行线性回归分析，得到线性回归函数(见图4).从图4可以看出，散点较好地围绕在回归函数直线附近，说明回归函数可以较好地反映结构反应与地面运动参数之间的关系.将该回归函数代入式(3)中，可以得到某一损伤状态下的超越概率函数如式(5)所示其中根据HAZUS99提供的经验值(该经验值与桥梁的结构类型和损伤状态无关)，当以PGA为自变量时，取0.5；μc为结构承载能力平均值，即各个性能水准的损伤界限值；φ为标准正态分布函数.图5以12号桥墩为例给出了地震易损性曲线. 从图中可以看出，当PGA低于0.4 g时，轻微破坏和中等破坏的增长速度非常快，说明在此阶段内，桥梁轻微和中等破坏发展十分迅速，对地震动强度的变化十分敏感.当PGA达到0.5 g时，轻微破坏和中等破坏的超越概率都基本达到100%，表明当地面峰值加速度达到0.5 g时，桥梁已达到中等破坏标准.严重损伤的状态要在PGA超过0.2 g时才出现，完全损伤状态要PGA超过0.4时才出现，且两者的增长速率较为平缓.在同一PGA作用下，完全损伤的超越概率要远小于前三种损伤概率，说明该桥梁结构具有良好的安全性，不易发生完全损伤破坏.(1)公路桥梁作为公路交通网中最重要的一环，应尽可能保证其在地震灾害下发挥正常使用功能，基于安全、经济、适用等多方面因素考虑，将其抗震性能分为5个等级，并进行了定性与定量的描述.(2)通过量化的手段来评定结构的损伤程度，需要将损伤程度与破坏准则的量化指标对应起来.采用位移延性比作为量化指标，是一个合理的选择.(3)地震易损性曲线可以直观地反映桥梁抗震性能的差异，根据曲线很容易取得某一水平地震动作用下桥梁结构的破坏概率，为桥梁预测预防地震灾害提供一定的依据.(4)对于一般公路连续梁桥，结构发生轻微损伤和中等损伤的概率要远远大于严重破坏的概率，管养部门应重视公路梁桥的相关日常监测和损伤修复工作.(BAI Yue.Study on seismic vulnerability of high pier large span concrete continuous rigid frame bridge based on OpenSees[D].Chengdu:Southwest Jiaotong University,2016.)(YU Xiaohui,Lü Dagang.Seismic vulnerabil ity analysis of HAZUS compatible reinforced concrete frame structures[J].Engineeringmechanics,2016(3):152-160.)(ZHANG Juhui,HU Shide.State of the art of bridge seismic vulnerability analysis research[J].Structural engineers,2005,21(5):76-80.)(ZHANG Juhui,GUAN Zhongguo.Study on seismic vulnerability of regular continuous beam bridge[J].Journal of vibration and shock,2014,33(20):140-145.)(ZHOU Changdong,CHEN Jing,ZENG Xulang,et al.Seismic vulnerability analysis of reinforced concrete circular hollow high pier[J].Journal of railway engineering society,2014,31(11):65-71.)(JIAO Chiyu.Performance based seismic fragility analysis of long-span cable-stayed bridges[D].Shanghai:Tongji University,2008.)(ZHANG Shaoxiong.Seismic vulnerability analysis for bridge structures with high piers[D].Chengdu:Southwest Jiongtong University,2014.)(SUN 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基于IDA的全钢管混凝土框架结构地震易损性研究
第37卷第1期2021年2月结构工程师Structural Engineers Vol.37，No.1Feb.2021基于IDA的全钢管混凝土框架结构地震易损性研究孙晓静杨锋*张海涛（上海大学土木工程系，上海201900）摘要为研究全钢管混凝土住宅框架结构的性能，通过OpenSees平台建立了16层全钢管混凝土框架的有限元模型，基于增量动力分析的方法对结构进行不同强度地震作用下的动力时程分析，定义了不同破坏状态下的结构性能水准，根据概率需求分析模型得到地震易损性曲线，并结合易损性指数定量的评价结构震后破坏程度。
结果表明：随着PGA的增大，易损性曲线趋向平缓，说明该类结构具有较好的延性和抗倒塌能力。
通过易损性指数评估发现，结构在小震及中震作用下分别处于基本完好与轻微破坏的状态，在大震作用下不易发生严重破坏。
研究结果可为全钢管混凝土纯框架结构的设计应用及抗震性能评估作参考。
关键词全钢管混凝土，增量动力分析，易损性Seismic Vulnerability Study of Concrete Filled Steel TubularFrame Based on IDASUN Xiaojing YANG Feng*ZHANG Haitao（Department of Civil Engineering，Shanghai University，Shanghai201900，China）Abstract In order to study the seismic performance of the concrete filled steel tube frame structure applied to residential system，the finite element model of a concrete filled steel tube frame with16stories was established by OpenSees.Based on the incremental dynamic analysis method，the dynamic time history analysis of the structure under different strength earthquake was carried out.and the structural performance level under different failure state was defined.Then the seismic vulnerability curve was obtained according to the probability demand analysis model.Finally，the damage degree of the structure after earthquake was evaluated quantitatively combining with the vulnerability index.The results show that the vulnerability curve tends to be gentle with the increase of PGA，which shows that concrete filled steel tubular structure has better ductility and anti-collapse capabilities.Through the vulnerability index，the structure is basically in good condition and slightly damaged.under the action of small earthquake and medium earthquake.Besides，the structure will not easily be seriously damaged under the large earthquake.evaluation.The research can be used as a reference for the design application and seismic performance evaluation of concrete filled steel tubular pure frame. Keywords concrete filled steel tube frame，IDA，vulnerability收稿日期：2019-12-19基金项目：上海市科学技术委员会技术标准专项基金（13DZ0501700）作者简介：孙晓静，女，硕士研究生，研究方向为钢混组合结构。
基于IDA的高速铁路连续梁桥地震易损性研究
基于IDA的高速铁路连续梁桥地震易损性研究基于IDA的高速铁路连续梁桥地震易损性研究随着高速铁路网络的不断发展，连续梁桥在高速铁路建设中起到了重要的作用。
然而，地震是造成连续梁桥结构损坏的主要因素之一。
因此，对连续梁桥地震易损性进行研究具有重要的工程实践意义。
本文将基于IDA方法，探讨高速铁路连续梁桥地震易损性的研究。
首先，我们需要了解什么是连续梁桥。
连续梁桥是由多个连续梁构成的桥梁结构，相较于传统的梁式桥梁，具有更好的整体性能和承载能力。
高速铁路连续梁桥通常由预应力混凝土梁构成，连接多个墩和台。
因此，地震对连续梁桥的结构和施工安全都有较大的影响。
其次，我们需要了解什么是地震易损性和IDA方法。
地震易损性是指结构在地震作用下发生损害的概率或程度。
而IDA （Incremental Dynamic Analysis）方法是一种基于地震波进行结构响应分析的有效手段。
通过在不同地震波作用下对结构性能进行多次分析，可以得到结构的损伤断面曲线，进而确定结构的易损性。
在进行基于IDA的连续梁桥地震易损性研究时，首先需要选择适当的地震波记录。
这些地震波记录应该具有代表性，能够覆盖潜在地震源的多个方向和地震烈度。
然后，通过在不同地震波记录下模拟连续梁桥的地震响应，并测量结构的损害程度，我们可以得到结构的性能指标和易损性曲线。
根据连续梁桥的设计和施工，我们可以确定一些主要的易损性指标，例如结构的破坏概率、最大位移、剪力和弯矩等。
通过对这些指标进行统计和分析，可以得出连续梁桥的地震易损性评估结果。
此外，可以引入结构的韧性指标，如剪切变量和延性指数，以更全面地评估连续梁桥的地震易损性。
在研究中，还可以考虑不同参数对连续梁桥地震易损性的影响。
例如，连续梁桥的跨度、预应力水平、墩高比、地基条件等。
通过对不同参数进行敏感性分析，可以确定对连续梁桥地震易损性影响最大的参数，并为工程设计和建设提供指导。
最后，研究结果应该与工程实践相结合，为高速铁路连续梁桥的地震抗击设计和评估提供依据。
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基于IDA考虑地震方向的桥梁易损性分
析
摘要：
以某高墩连续刚构桥为对象，基于IDA分析方法，从地震易损性分析的角度
评价高墩连续刚构梁桥的抗震性能，对比分析了不同地震方向情况下桥墩和支座
的整体易损性曲线、桥墩墩身易损位置及其对应的损伤概率分布情况。
结果显示：各关键构件的不同损伤指标下的损伤概率随地震强度、方向变化的规律各不相同；不同损伤指标下系统及各构件的最不利地震动入射角及其区间数量和范围也各不
相同；仅讨论纵桥向或横桥向构件地震易损性不能合理评估桥梁结构的实际抗震
需求，采用三维地震易损性分析方法能准确定位最不利地震动入射角，实现高墩
大跨桥梁结构抗震性能的准确评估。
关键词：易损性方向性 IDA
引言
随着“一带一路”倡议和“西部大开发”战略的持续推进，中国西部地区涌
现出大量的公路、铁路桥梁。
由于具有跨越能力强、内力分布合理、经济性能良
好以及外形优美等一系列优点，大跨度连续刚构桥已成为跨越地形复杂的峡谷深沟、沟壑纵横地区的重要桥梁结构形式。
同时，因为西部地区江河众多，高坝大
库密布，不少桥梁位于深水之中，如重庆江津长江大桥、漭街渡大桥、庙子坪岷
江特大桥等。
此外，中国西部地区多位于高烈度区，且很多地方处于板块活动频
繁地带，对桥梁抗震防灾提出新的更高要求，如2008年汶川地震中，强震导致
庙子坪桥水中墩开裂及简支跨落梁等严重震害。
1.地震易损性分析
桥梁地震易损性分析的主要目的是对桥梁结构在地震作用下的损伤状况进行
评估，它从宏观描述了桥梁结构损伤和地震强度之间的关系，是桥梁地震风险分
析和损失评估的基础。
这一概念可以追溯到上世纪核电站的建设，目前在基于性
能的抗震设计（PBSD）和基于性能的地震工程学(PBEE)中已得到充分的应用，是
其重要研究方向之一。
2.地震方向性
实际地震包含两个水平和一个竖向地震动分量。
在实际地震中，地面的水平
运动可能沿任何方向发生，而水平地震动的最不利入射方向往往与结构的主轴方
向不一致。
通常把引起结构最大动力反应的水平地震动方向称为地震对该结构的
最不利入射方向，最大动力反应称为结构在该地震输入下的最不利结构反应。
在
实际设计中，地震荷载通常只沿结构的主轴方向施加，而这种做法可能导致对结
构的动力响应的低估。
因此对于重要和复杂结构，往往需要不断变换地震的入射
方向，进行多次非线性时程分析，从而得到结构的最不利结构反应进行设计。
3.增量动力分析（IDA）
本文基于IDA分析、从地震易损性分析的角度开展桥梁结构地震损伤评价。
首先，选择合适的地震动强度指标IM对所选取的合理地震记录进行归一化处理，选取的地震动记录数目记为N;其次建立结构非线性数值模型，输入上述地震动记
录进行弹塑性动力时程分析;再次，针对某一地震动强度，得到该地震动强度下
结构发生不同损伤状态的超越次数，由此得到桥梁结构在该地震动强度下不同损
伤状态对应的超越概率;随后，增加地震动强度，重复上一步骤，完成所有分析;
最终计算指定损伤状态下结构在不同地震动强度输入下的超越概率，绘制桥梁结
构的易损性曲线，评价结构抵抗地震的能力。
基于传统可靠度方法，桥梁结构的地震抗力和地震需求均满足正态分布，其
概率密度由文献可得:
概率分布函数为:
抗力C和需求D服从对数正态分布，根据数理统计理论，ln C-ln D也服从正态分布：
破坏概率为：
4.易损性分析
图1 纵桥向地震下的易损性曲线
根据以上时程分析结果可以绘制不同工况下的易损性曲线（图1），进而对比不同地震加载角度下的易损性曲线差异得到相关结论。
构件各损伤指标下全方位易损性云图能直观表达出构件关联损伤概率随地震动强度、方向改变的变化规律。
各关键构件的不同损伤指标下的损伤概率随地震强度、方向变化的规律各不相同。
各构件的不同损伤指标下的最不利地震入射角及其区间数量和范围各不相
同。
仅讨论纵桥向或横桥向构件地震易损性不能合理评估桥梁结构的实际抗震需求。
采用三维地震易损性分析方法讨论了水平地震动输入角对桥梁构件及系统地震易损性的影响，但未对计算结果的产生机理进行进一步的分析，在后续的研究中将开展机理相关研究。
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