概率及非概率條件下結構易損性分析理論研究.pdf

1、由于意外事件以及人們對作用和抗力認知的不完善,結構可能由此而發(fā)生局部失效,進而引起整體或連續(xù)倒塌。自從1968年倫敦Ronan Point公寓因第18樓瓦斯爆炸而引起的陽臺連續(xù)坍塌以來,這種結果與起因“不成比例性”的破壞開始受到各國學者的廣泛關注,即結構易損性。本文根據(jù)外界干擾的性質,分別從概率性干擾和非概率性干擾兩個角度對結構易損性作了以下研究。一方面,針對非概率性干擾,本文采用桿件概念移除的方法,分別以傳遞函數(shù)陣的H2范數(shù)及桿件應變

2、能的相對值作為衡量結構整體性能和初始干擾的參數(shù),給出了結構易損性的量化指標,以二維和三維桁架模型作為算例,驗證了本文提出的易損性評價指標的有效、可行性。在此基礎上,基于破壞場景的定義,由最易破壞場景確定各構件的重要性系數(shù);由最大破壞場景確定結構破壞的最短路徑,即關鍵路徑;用最易損場景尋找結構中存在的易損路徑,即薄弱環(huán)節(jié),結合有限元分析軟件ANSYS和數(shù)學工具MATLAB計算易損性指標,根據(jù)其大小將結構易損性進行等級劃分,由倒塌和高度易損

3、等級確定了結構的關鍵路徑和薄弱環(huán)節(jié)。綜上所述,本文提出的易損性評價指標和最短路徑搜索方法,為結構的破壞識別提供了一種新的量化評價標準。另一方面,針對超越荷載和罕遇地震等概率性事件,本文以弦支結構為研究對象,考慮結構本身和外荷載的不確定性,分別分析了其在超越荷載和罕遇地震下的易損性。首先,基于蒙特卡洛法和拉丁超立方抽樣法,研究活荷載的超越幅度與結構失效概率之間的關系,繪制其靜力易損性曲線;其次,基于增量動力時程分析方法,研究不同頻率和幅值