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桥梁结构系统地震易损性分析方法研究 被引量：24
1
作者 吴文朋 李立峰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第21期273-280,共8页
桥梁工程是由多个相互联系和作用的构件组成的结构系统,地震作用下任何构件发生损伤都可能影响桥梁使用功能的完整性,采用单个构件的易损性来表示桥梁整体的易损性往往会高估桥梁的抗震能力。以一座多跨钢筋混凝土连续梁桥为例,基于Open... 桥梁工程是由多个相互联系和作用的构件组成的结构系统,地震作用下任何构件发生损伤都可能影响桥梁使用功能的完整性,采用单个构件的易损性来表示桥梁整体的易损性往往会高估桥梁的抗震能力。以一座多跨钢筋混凝土连续梁桥为例,基于Open SEES软件建立有限元模型并进行大量的非线性时程分析,同时考虑桥墩、铅芯橡胶支座、板式橡胶支座和桥台四类构件的地震破坏,分别采用界限估计法、Monte-Carlo模拟法和条件边缘乘积法(PCM)建立了桥梁系统地震易损性曲线。通过这些系统易损性曲线的对比分析,讨论了各种分析方法的适用性和合理性。研究结果表明,基于传统界限估计和PCM法的系统易损性分析依赖于构件易损性分析的结果,而Monte-Carlo方法可以直接建立桥梁的系统易损性曲线,并独立考虑各种不确定性的影响; PCM法能快速建立精确的桥梁系统易损性曲线,适用于需要考虑多种失效模式的桥梁系统易损性分析。 展开更多
关键词 桥梁工程 地震 系统易损性分析 系统可靠度 不确定性
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城市轨道交通低地板有轨电车弹性车轮优化设计与疲劳寿命研究
2
作者 赵荣国 潘思羽 +4 位作者 叶杜恒 张晨 彭金龙 竺峰 林胜 《湘潭大学学报(自然科学版)》 2025年第1期11-23,共13页
弹性车轮是城市轨道交通低地板有轨电车的重要组成部分,为了提高弹性车轮服役疲劳寿命,该文基于撕裂能理论,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对弹性车轮橡胶元件进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先,基于裂纹能量理论,研究了... 弹性车轮是城市轨道交通低地板有轨电车的重要组成部分,为了提高弹性车轮服役疲劳寿命,该文基于撕裂能理论,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对弹性车轮橡胶元件进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先,基于裂纹能量理论,研究了橡胶材料的疲劳特性,建立弹性车轮橡胶元件有限元模型并进行数值模拟计算,结果表明弹性车轮的刚度和疲劳寿命均未达到设计要求.其次,基于正交数值试验和Sobol模型,提出了一种改进的灵敏度分析方法,以最小应变为优化目标,选用改进灵敏度分析方法确定的结构参数为设计变量,建立二阶响应面模型,采用自适应多岛遗传算法对刚度约束条件下的弹性车轮橡胶元件进行单目标多因素优化设计,并对优化弹性车轮进行有限元数值模拟分析,结果表明优化弹性车轮结构的疲劳寿命比原弹性车轮结构提高了30%,优化弹性车轮的刚度和疲劳寿命均满足设计要求.最后,对优化弹性车轮分别进行径向加载试验和疲劳试验,结果表明有限元计算刚度曲线与试验刚度曲线吻合,且经历设计疲劳周次载荷循环的优化弹性车轮,其结构保持完整,验证了有限元模型和疲劳寿命数值模拟的有效性. 展开更多
关键词 弹性车轮 优化设计 疲劳寿命 敏度分析 有限元
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基于柔度矩阵曲率范数差的结构损伤识别方法 被引量：7
3
作者 唐盛华 罗承芳 +3 位作者 方志 苏彬建 张学兵 楚加庆 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期982-989,I0005,共9页
基于模态柔度矩阵曲率范数差构造了一种损伤识别新指标。首先对损伤前后柔度矩阵按列、行分别求两次曲率,再对曲率矩阵的列向量求2-范数差,得到2-范数下各节点的损伤定位指标值。根据梁式结构刚度和位移曲率的负相关关系,推导出准确定... 基于模态柔度矩阵曲率范数差构造了一种损伤识别新指标。首先对损伤前后柔度矩阵按列、行分别求两次曲率,再对曲率矩阵的列向量求2-范数差,得到2-范数下各节点的损伤定位指标值。根据梁式结构刚度和位移曲率的负相关关系,推导出准确定量损伤程度的理论表达式,对单损伤和相邻多损伤进行了损伤定量分析。基于串联弹簧原理,提出了等效损伤程度分析模型,建立了测点间梁单元局部损伤与全损伤之间的损伤程度对应关系。采用某三跨连续梁用作仿真算例,结合已有的均匀荷载面曲率差指标,并考虑多种损伤工况,对指标进行对比分析,结果表明该方法仅需低阶模态参数即可进行损伤检测,且具有较好的抗噪声能力。采用对比测点间梁单元局部损伤与全损伤工况基频的方法,验证了所提等效损伤程度计算方法的合理性。 展开更多
关键词 损伤识别 损伤程度 曲率 连续梁 柔度矩阵 范数
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基于多项式拟合均匀荷载面曲率曲线的结构损伤识别方法 被引量：1
4
作者 唐盛华 苏彬建 +1 位作者 方志 张学兵 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2018年第1期121-130,共10页
为仅利用结构损伤状态的柔度矩阵对结构进行损伤程度识别,先对损伤状态的均匀荷载面曲率曲线进行最小二乘法拟合。根据曲率曲线差判断结构的损伤位置,对损伤位置的点进行剔除后,再利用未损伤位置上的点进行局部最小二乘法拟合,代替损伤... 为仅利用结构损伤状态的柔度矩阵对结构进行损伤程度识别,先对损伤状态的均匀荷载面曲率曲线进行最小二乘法拟合。根据曲率曲线差判断结构的损伤位置,对损伤位置的点进行剔除后,再利用未损伤位置上的点进行局部最小二乘法拟合,代替损伤前的均匀荷载面曲率曲线,用于结构的损伤定位与定量。通过一简支梁数值算例,先以理论的二次多项式进行拟合,考虑单损伤和多损伤的情况,进行损伤识别分析,再分析多项式次数、测点数目以及不同噪声水平对损伤定量精度的影响。结果表明:在一定范围内,次数越高拟合误差越小,但差别不明显,采用理论的二次多项式拟合即可满足结构损伤识别要求,无噪声的情况下,测点数目减半不影响损伤识别的精度,该方法具有一定的抗噪声能力。 展开更多
关键词 损伤程度 均匀荷载面 曲率 柔度 噪声 简支梁
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桥梁地震易损性函数中不确定性参数的影响规律分析 被引量：4
5
作者 吴文朋 梁鹏 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2018年第5期1-8,共8页
地震易损性函数能够考虑结构地震分析中存在的各种不确定性,然而不确定性的量化又是当前地震易损性分析中尚未解决的问题.首先论述了国内外在地震易损性函数不确定性方面的研究现状,并根据我国桥梁工程的实际情况,对桥梁地震易损性函数... 地震易损性函数能够考虑结构地震分析中存在的各种不确定性,然而不确定性的量化又是当前地震易损性分析中尚未解决的问题.首先论述了国内外在地震易损性函数不确定性方面的研究现状,并根据我国桥梁工程的实际情况,对桥梁地震易损性函数中存在的各种不确定性进行了分类;其次讨论了各种不确定性在地震易损性函数中的处理方法;最后通过参数分析研究了不确定性对地震易损性函数的影响规律.研究表明:云图法易损性函数在同时处理多种不确定性时有一定的优势;易损性函数的均值θ越大结构失效的概率越小,而其对数标准差β表示概率性地震分析中对结构地震响应预测均值的不确定性,β越大地震响应预测结果的精度越小. 展开更多
关键词 桥梁工程 地震易损性分析 不确定性 参数分析
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粤港澳大湾区内地城市群路网韧性的贝叶斯网络评估 被引量：1
6
作者 赵荣国 杨锦琛 +1 位作者 李洁 周苏华 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期825-835,共11页
随着我国城市化进程的推进,城市路网的韧性问题愈发凸显。构建了一种基于贝叶斯网络模型的城市路网韧性评价模型,并以粤港澳大湾区内地城市群为例,评估了2000—2019年该地区9个城市的路网韧性。基于韧性功能函数从容灾性、稳定性、重构... 随着我国城市化进程的推进,城市路网的韧性问题愈发凸显。构建了一种基于贝叶斯网络模型的城市路网韧性评价模型,并以粤港澳大湾区内地城市群为例,评估了2000—2019年该地区9个城市的路网韧性。基于韧性功能函数从容灾性、稳定性、重构性、恢复性4个方面建立功能层,选取稳定性、可变性、可维护性、可靠性、服务性、安全性、鲁棒性、可修性、适应性9个因素建立性能层,选取客运量、公共汽车数量、道路面积率、出租车数量、交通事故死亡人数、公共交通投资、每万人公共汽车数、道路运输从业人数、人均道路面积9个因素建立因素层。研究结果表明:路网韧性指数最高的为深圳(60%),而最低的为中山(43%);广州、深圳、珠海、东莞的路网韧性一直稳定增长,其余城市的路网韧性浮动较小;路网韧性并非总是随着城市GDP的增长而提高,还与人均GDP有关;敏感性分析表明,路网重构性、路网可靠性、交通事故死亡人数分别为各自所在层中对路网韧性影响最大的因素;加强中心城市与其他城市之间的联系可以提高城市路网韧性。研究成果可为粤港澳大湾区城市群交通路网功能完善与韧性提升提供技术参考。 展开更多
关键词 安全系统学 韧性评价 贝叶斯网络 敏感性分析 粤港澳大湾区 地理信息系统
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基于统计损伤本构模型的改进桩-土接触面模型研究 被引量：13
7
作者 李赛 汪优 +1 位作者 秦志浩 刘建华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1947-1955,共9页
建立准确合理的接触面本构模型是研究桩基承载力、沉降及变形等问题的前提。考虑桩-土界面初始剪切刚度的深度效应,提出基于统计损伤本构模型的无厚度接触面本构模型,根据剪切试验的数据对改进的接触面本构模型参数进行拟合,得到了不同... 建立准确合理的接触面本构模型是研究桩基承载力、沉降及变形等问题的前提。考虑桩-土界面初始剪切刚度的深度效应,提出基于统计损伤本构模型的无厚度接触面本构模型,根据剪切试验的数据对改进的接触面本构模型参数进行拟合,得到了不同法向应力下的模拟曲线。利用FLAC^(3D)软件内嵌的FISH语言,对桩-土界面进行改进本构模型的二次开发,提出的无厚度接触面模型合理地模拟出桩-土界面刚度的非线性,成功实现了桩-土剪切试验过程的数值模拟。计算结果表明:提出的无厚度接触面本构模型能够合理地模拟桩-土界面的力学行为,可以描述接触面刚度的非线性变化,也适于程序化计算,拓展了接触面统计损伤本构模型的应用领域,为深入探讨桩基承载变形性状奠定了基础。 展开更多
关键词 桩-土界面 无厚度接触面 统计损伤本构模型 数值模拟
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基于振型加权模态柔度的梁桥损伤识别方法 被引量：15
8
作者 唐盛华 周楠 +1 位作者 方志 苏彬建 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2017年第6期98-106,共9页
为了采用结构柔度矩阵进行损伤识别,由均匀荷载面曲率差指标推导出一种加权柔度矩阵指标构造方法,权值分别取振型、振型曲率和、振型曲率符号函数构造出三个新的损伤指标。基于结构损伤前后指标的相对变化及节点损伤程度和单元损伤程度... 为了采用结构柔度矩阵进行损伤识别,由均匀荷载面曲率差指标推导出一种加权柔度矩阵指标构造方法,权值分别取振型、振型曲率和、振型曲率符号函数构造出三个新的损伤指标。基于结构损伤前后指标的相对变化及节点损伤程度和单元损伤程度的关系,提出了指标的结构损伤程度计算方法。采用一简支梁和一三跨连续梁算例,考虑多种损伤情况,与均匀荷载面曲率差指标进行了对比分析,表明振型曲率符号函数加权损伤指标仅需前几阶模态便能进行损伤检测,具有良好的损伤定位能力,并能准确识别损伤程度。 展开更多
关键词 损伤识别 损伤程度 梁桥 柔度 曲率 振型
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动水压力和PSI对深水高墩桥梁抗震性能的影响 被引量：4
9
作者 吴文朋 刘思思 +1 位作者 梁鹏 龙士国 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第1期67-74,共8页
以我国西部地区某库区一深水高墩大跨连续刚构桥梁为工程背景,考虑动水压力、桩-土相互作用以及二者联合作用的影响,确定了六类不同的分析工况,利用OpenSEES源代码分析平台分别建立有限元模型,通过输入两组空间地震波进行非线性时程分析... 以我国西部地区某库区一深水高墩大跨连续刚构桥梁为工程背景,考虑动水压力、桩-土相互作用以及二者联合作用的影响,确定了六类不同的分析工况,利用OpenSEES源代码分析平台分别建立有限元模型,通过输入两组空间地震波进行非线性时程分析,讨论了动水压力和桩-土相互作用对深水高墩大跨桥梁动力特性和抗震性能的影响。研究结果表明,考虑动水压力和桩-土相互作用会降低高墩大跨桥梁的振动频率,且二者的影响主要体现在下部结构振型参与率较高的高阶模态;动水压力效应会增加高墩在地震作用下的动力响应,但桩-土相互作用对非线性分析结果的影响没有明显的规律;同时考虑动水压力和桩-土相互作用时,深水高墩桥梁的地震响应并不是简单的相互促进或相互抵消,而与地震动的大小、频谱特性等相关;强地震作用下桥梁结构的桩顶水平位移较大时,抗震设计中更适合采用"p—y曲线"法模拟桩-土相互作用效应。 展开更多
关键词 桥梁 动水压力 桩-土相互作用 动力特性 地震响应
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轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器有限元优化设计与疲劳寿命研究
10
作者 赵荣国 徐凌鹏 +3 位作者 唐涟怡 杨小强 姬楠 黄友剑 《湘潭大学学报（自然科学版）》 CAS 2023年第4期50-60,共11页
为了提高轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器服役疲劳寿命,该文基于等效撕裂能法,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对锥形橡胶弹簧减振器进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先应用ABAQUS软件构建锥形橡胶弹簧减振器有限元模型,有限... 为了提高轨道车辆用锥形橡胶弹簧减振器服役疲劳寿命,该文基于等效撕裂能法,应用ABAQUS、FE-safe和Isight软件,对锥形橡胶弹簧减振器进行有限元建模、优化设计和疲劳寿命研究.首先应用ABAQUS软件构建锥形橡胶弹簧减振器有限元模型,有限元数值模拟结果表明,原结构的刚度系数和疲劳寿命均不满足结构设计要求.其次,采用正交数值试验方法,分析锥形橡胶弹簧减振器几何参数对其疲劳寿命的影响,结果表明第一层橡胶的厚度和长度对结构的疲劳寿命有显著影响,而第四层橡胶的厚度影响最小;以最小应变为优化目标,以正交数值试验确定的几何参数为设计变量,建立二阶响应面模型,并利用多岛遗传算法对刚度约束条件下的锥形橡胶弹簧减振器进行单目标多因素优化设计.结果表明优化后的结构刚度系数为0.630 kN/mm,在设计刚度系数范围内,疲劳寿命为496.3万次,而设计疲劳寿命为350万次,疲劳寿命和刚度均满足设计要求.最后,对数值计算结果进行试验验证,结果表明计算疲劳寿命与试验结果吻合良好,模拟的疲劳失效位置与试验结果相符. 展开更多
关键词 锥形橡胶弹簧减振器 优化设计 疲劳寿命 刚度 有限元
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