基于损伤和位移的重力坝地震易损性分析研究

发布时间：2017-08-15 19:13

  本文关键词：基于损伤和位移的重力坝地震易损性分析研究

  更多相关文章： 重力坝 地震易损性 位移 损伤 抗力指标 震害等级

【摘要】：地震是引起重力坝破坏的主要灾害之一,故开展其抗震安全研究是十分必要的。地震易损性分析可以预测不同水平地震作用下重力坝发生破损的概率,可为坝体结构抗震安全评价、损失估计和抗震减灾策略提供依据。本文针对重力坝地震易损性分析中存在的抗力指标参数敏感性大且难以获取、震害等级划分难以定量等问题,选取重力坝损伤和位移为抗力指标,确定了相应的震害等级划分标准,结合SAC-FEMA(美国联邦紧急事务管理局方法)超越概论分析法,建立了基于损伤和位移的重力坝地震易损性分析方法,主要研究内容如下：(1)考虑了能量耗散、裂缝开裂路径比及开裂位置的影响,建立了基于损伤指数的重力坝地震易损性分析方法。首先,考虑到能量耗散、裂缝开裂路径比及开裂位置对重力坝损伤的重要影响,将这些因素引入到整体损伤指数加权分析中,选取相应的整体损伤指数作为抗力指标,通过揭示抗力指标与破坏形态之间的对应关系,同时参考已有损伤震害等级定级方法,提出了五级划分标准及性能水准；然后,采用非线性动力时程分析得到重力坝的地震损伤响应,结合SAC-FEMA的易损性概率分析方法,建立了基于损伤的重力坝地震易损性分析方法。(2)选取坝顶和坝颈顺河向位移作为抗力指标,建立了基于位移的重力坝地震易损性分析方法。首先,对比研究了现有重力坝易损性抗力指标的优缺点,选取坝顶和坝颈顺河向位移作为抗力指标,通过揭示抗力指标与破坏形态及整体损伤指数之间的对应关系,提出了震害等级的五级划分标准及性能水准；然后,采用非线性动力时程分析得到重力坝的地震位移响应,结合SAC-FEMA的易损性概率分析方法,建立了基于位移的重力坝地震易损性分析模型,可计算重力坝在不同强度地震作用下发生各级震害的概率,为重力坝地震灾害预测和灾害风险分析提供初步评价的理论依据。(3)对比分析了地震动参数(地震峰值加速度)PGA和(地震动输入谱加速度)Sa与结构地震响应的相关性、有效性,建议选择Sa作为重力坝地震易损性分析中的地震动参数。在基于损伤和位移的重力坝易损性分析中,以相关性参数ζ=ζ=βDIM/b为依据进行对比分析,表明Sa与重力坝地震响应的相关系高于PGA的相关性,由此建议在重力坝地震易损性分析中选取Sa作为地震动参数。
【关键词】：重力坝 地震易损性 位移 损伤 抗力指标 震害等级
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV642.3
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 研究背景与意义11-13
• 1.2 结构地震易损性分析方法的研究进展13-19
• 1.2.1 地震易损性概述13-14
• 1.2.2 地震易损性的基本步骤14-17
• 1.2.3 地震易损性的分析方法17-19
• 1.3 结构地震易损性抗力指标及震害等级划分标准的进展19-22
• 1.3.1 地震易损性抗力指标分类19-20
• 1.3.2 震害等级的划分方法20-22
• 1.4 重力坝地震易损性研究现状22-24
• 1.5 主要研究内容24-25
• 第二章 重力坝非线性动力响应分析及验证25-42
• 2.1 非线性动力时程分析计算原理25-29
• 2.1.1 动力有限元理论25-26
• 2.1.2 损伤本构理论26-28
• 2.1.3 混凝土弹塑性损伤本构模型与参数28-29
• 2.2 地震动的选择和输入29-37
• 2.2.1 地震动输入的选择29-33
• 2.2.2 地震动强度的表征33-34
• 2.2.3 地震作用参数指标与坝体响应的相关性研究34-35
• 2.2.4 结构-地基相互作用模型35-37
• 2.3 重力坝地震响应分析的验证算例37-41
• 2.3.1 Koyna坝震害情况37-38
• 2.3.2 Koyna坝建模38-39
• 2.3.3 Koyna结果分析39-41
• 2.4 小结41-42
• 第三章 基于损伤指数的重力坝易损性分析42-60
• 3.1 概述42-43
• 3.2 地震易损性分析43-47
• 3.2.1 地震易损性分析基本概念43-44
• 3.2.2 地震易损性步骤及流程图44-45
• 3.2.3 重力坝地震响应计算模型及方法45-46
• 3.2.4 地震易损性概率分析方法46-47
• 3.3 重力坝的损伤指数评价模型47-52
• 3.3.1 损伤耗能的分析47-48
• 3.3.2 重力坝局部损伤指数的应用48-49
• 3.3.3 重力坝的整体损伤指数评价模型49-51
• 3.3.4 整体损伤指数模型的验证51-52
• 3.4 震害等级的划分52-53
• 3.5 重力坝概率地震易损性分析53-56
• 3.5.1 概率地震需求模型53-54
• 3.5.2 结构反应概率需求模型分析结果54
• 3.5.3 结构易损性曲线54-56
• 3.6 基于Sa的损伤指数易损性分析及与PGA的对比56-59
• 3.6.1 重力坝自振频率和振型56
• 3.6.2 Sa概率需求模型56-57
• 3.6.3 Sa易损性曲线57-58
• 3.6.4 对应于整体损伤指数响应两个地震强度指标的易损性曲线的对比58-59
• 3.7 小结59-60
• 第四章 基于位移的重力坝易损性分析60-74
• 4.1 概述60
• 4.2 基于位移的重力坝地震易损性分析流程图60-61
• 4.3 重力坝概率地震需求模型61-62
• 4.4 重力坝抗力指标的选择和震害等级划分62-65
• 4.5 重力坝地震易损性曲线65-67
• 4.6 基于Sa的易损性分析及与PGA的对比67-69
• 4.6.2 Sa概率需求模型67-68
• 4.6.3 Sa易损性曲线68-69
• 4.6.4 重力坝概率地震分析在不同地震强度指标的易损性曲线对比69
• 4.7 基于损伤指数和位移的联合抗力指标的结构地震易损性分析69-72
• 4.7.1 基于变形和损伤的抗震性能评估方法分析步骤69-70
• 4.7.2 基于损伤和位移的重力坝地震易损性分析70-72
• 4.8 小结72-74
• 第五章 结论与展望74-76
• 5.1 结论74-75
• 5.2 展望75-76
• 参考文献76-81
• 致谢81-83
• 攻读硕士学位期间学术论文情况83-84
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目84

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本文编号：679830