考虑损伤状态阈值模糊性的重力坝地震易损性分析

发布时间：2021-01-12 11:23

　　由于结构损伤状态的演变是一个逐渐过渡的过程,以及分析认知的模糊性,重力坝地震损伤状态的阈值具有模糊性,会影响重力坝损伤状态的评价结果。本文提出了损伤状态阈值的模糊区间和损伤指标隶属度函数的构建原则,构建了描述重力坝损伤状态阈值模糊性的数学模型,结合坝与地基系统的非线性有限元地震动力分析和Hariri–Ardebili的损伤状态量化方法,提出了重力坝模糊地震易损性分析方法。将提出的方法应用于Pine Flat重力坝,从地震记录数据库中选取60条地震波,对Pine Flat重力坝进行增量动力分析,计算不同地震动输入下坝体损伤指标并确定相应的损伤状态,研究了隶属度函数形式和损伤状态阈值模糊区间的大小对Pine Flat重力坝地震易损性的影响。结果表明:损伤状态阈值模糊区间的大小对Pine Flat重力坝地震易损性的影响较大,而隶属度函数形式的影响较小。受坝体损伤指标随机分布特征影响,损伤状态阈值的模糊性导致Pine Flat重力坝轻度损伤状态的超越概率明显增加,而接近倒塌损伤状态的超越概率有所降低。因此,在重力坝地震易损性分析中应该考虑损伤状态阈值模糊性的影响。 

【文章来源】：工程科学与技术. 2020,52(02)北大核心

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

重力坝地震动力损伤分析方法示意图

假设不考虑损伤状态阈值的模糊性时，第i个损伤状态对应的损伤指标的下限和上限为r i和ri+1；考虑模糊性时，左侧和右侧阈值的模糊区间分别为，如图2所示。本文提出损伤状态阈值的模糊区间和损伤指标隶属度函数的构建原则如下：

Pine Flat重力坝作为重力坝抗震数值研究的典型算例，选取Pine Flat重力坝最高挡水坝段建立2维有限元非线性动力分析模型。其坝体断面尺寸如图3(a）所示，该坝段高122.0 m，上游折坡段高102.1 m，坡比为1.00∶0.05，坝顶宽度为9.8 m，下游坡比为1.00∶0.78，地震发生时其坝前水深为116.0 m。在上下游方向和垂直方向分别截取2倍坝高为地基模拟范围，建立坝与地基体系有限元模型，其中坝体网格如图3(b）所示。采用CDP模型描述坝体的地震动力非线性行为，地基采用线弹性模型，离散后的坝体和地基分别包含4 548和1 736个单元。为考虑动水压力作用，在上游坝面嵌入自定义附加质量单元97个。Rayleigh阻尼系数根据线弹性分析得到的前两阶频率计算，阻尼比取5%。动力分析前先计算重力、静水压力和扬压力作用下的坝体初始应力场，再将地震波时程从模型底部输入，计算坝体动力响应。参考Alembagheri等[19]研究，Pine Flat重力坝材料参数和有限元模型参数如表2所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]抗拉强度空间变异性对重力坝地震开裂的影响分析[J]. 李泽发,吴震宇,卢祥,裴亮,杨哲.  工程科学与技术. 2019(04)
[2]基于改进IDA的混凝土坝地震易损性研究[J]. 刘肖军,陈文龙,宋文帅,佟大威,任炳昱,钟登华.  中国科学:技术科学. 2018(10)
[3]基于位移的重力坝地震易损性分析方法[J]. 马智勇,张伟,周强,唐可人.  振动与冲击. 2017(22)
[4]基于模糊综合评价的海上直驱风电机组运行状态评估[J]. 黄必清,何焱,王婷艳.  清华大学学报(自然科学版). 2015(05)
[5]基于破坏形态的重力坝地震易损性研究[J]. 钟红,李晓燕,林皋.  大连理工大学学报. 2012(01)
[6]含风电场电力系统经济调度的模糊建模及优化算法[J]. 陈海焱,陈金富,段献忠.  电力系统自动化. 2006(02)
[7]地震荷载作用下坝及其岩基的脆性动力损伤分析[J]. 张我华,邱战洪,余功栓.  岩石力学与工程学报. 2004(08)
[8]混凝土坝地震动力损伤分析[J]. 杜成斌,苏擎柱.  工程力学. 2003(05)



本文编号：2972764