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基于位移的高桩码头地震易损性分析

冯云芬 高树飞

冯云芬, 高树飞. 基于位移的高桩码头地震易损性分析[J]. 水利水运工程学报, 2019, (3): 76-84. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.010
引用本文: 冯云芬, 高树飞. 基于位移的高桩码头地震易损性分析[J]. 水利水运工程学报, 2019, (3): 76-84. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.010
FENG Yunfen, GAO Shufei. Seismic vulnerability analysis of pile-supported wharves based on displacement[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019, (3): 76-84. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.010
Citation: FENG Yunfen, GAO Shufei. Seismic vulnerability analysis of pile-supported wharves based on displacement[J]. Hydro-Science and Engineering, 2019, (3): 76-84. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.010

基于位移的高桩码头地震易损性分析

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2019.03.010
基金项目: 

山东省自然科学基金资助项目 ZR2018BEE046

聊城大学博士科研启动基金 318051702

聊城大学博士科研启动基金 318051533

详细信息
    作者简介:

    冯云芬(1982—),女,山东聊城人,讲师,博士,主要从事结构可靠性和易损性研究。E-mail: fengyunfen@lcu.edu.cn

  • 中图分类号: U656.1+13

Seismic vulnerability analysis of pile-supported wharves based on displacement

  • 摘要: 鉴于目前高桩码头的地震易损性分析很少将码头的总位移作为性能指标,分别根据云图法和条带法建立了基于位移的码头地震易损性分析方法。该方法考虑地震动的不确定性,并基于桩身材料应变限值定义了码头的破坏状态。为了说明这种分析方法,采用80条地震动记录对一高桩码头案例分别进行了云图法和条带法分析,比较了两种方法建立的易损性曲线的差别,分析了位移能力不确定性对易损性曲线的影响。结果表明,由云图法和条带法建立的码头易损性曲线之间的差别较小,可以忽略,但考虑到云图法的计算量较小,建议在码头易损性分析中采用云图法;位移能力不确定性对于易损性曲线的影响较大,分析中不可忽略,应予以考虑。
  • 图  1  高桩码头断面(单位:高程,m; 其他,mm)

    Figure  1.  Transverse section of wharf (unit: elevation in m; others in mm)

    图  2  桩与横梁连接构造(单位:高程,m; 其他,mm)

    Figure  2.  Details of pile-beam connection (unit: elevation in m; others in mm)

    图  3  各地震波震级与断层距之间关系

    Figure  3.  Relationships between Mw and R

    图  4  各地震波峰值地面加速度与断层距之间关系

    Figure  4.  Relationships between aPG and R

    图  5  码头Pushover曲线

    Figure  5.  Pushover curve for wharf

    图  6  位移需求的回归分析

    Figure  6.  Regression analysis for displacement demands

    图  7  码头易损性曲线

    Figure  7.  Vulnerability curves of wharf

    图  8  云图法和条带法计算结果对比

    Figure  8.  Comparison between results from cloud map method and stripe method

    图  9  βC对易损性曲线的影响

    Figure  9.  Effects of βC on vulnerability curves

    表  1  码头破坏状态

    Table  1.   Damage states of wharves

    破坏状态 桩顶塑性铰 地基土内桩塑性铰 地基深处桩塑性铰
    Ⅰ-最小破坏 εc≤0.005, εs≤0.015 εc≤0.005 εc≤0.008
    Ⅱ-可控且可修复的破坏 εc≤0.025, εs≤0.060 εc≤0.008 εc≤0.012
    Ⅲ-可保障生命安全的破坏 εs≤0.080 εc≤0.012 无限值
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    表  2  各土层特性参数

    Table  2.   Characteristic parameters of various soil layers

    土层名称 天然重度/(kN·m-3) 有效重度/(kN·m-3) 内摩擦角/°
    块石 17.0 10.0 45.0
    回填砂 18.0 9.5 32.0
    细中砂 18.2 9.2 32.1
    中砂 18.5 10.0 34.0
    粗砂 18.6 10.5 36.0
    砾砂 18.8 11.1 38.2
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    表  3  不同地震动强度水平下μDβD的取值

    Table  3.   Values for μD and βD under different values of aPG

    μD/cm βD
    0.10g 0.20g 0.30g 0.40g 0.50g 0.60g 0.70g 0.10g 0.20g 0.30g 0.40g 0.50g 0.60g 0.70g
    0.88 1.90 2.98 4.15 5.42 6.76 8.16 0.368 8 0.380 5 0.388 3 0.407 5 0.426 0 0.438 4 0.448 3
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    表  4  不同易损性分析方法和βC的结果对比

    Table  4.   Comparison between results given by various vulnerability analysis methods andβC

    地震动强
    度水平
    不同易损性分析方法 不同βC
    破坏状态Ⅰ 破坏状态Ⅱ 破坏状态Ⅲ 破坏状态Ⅰ 破坏状态Ⅱ 破坏状态Ⅲ
    P1 P2 P1 P2 P1 P2 P2 P2 P2 P2 P2 P2
    0.10g 0.006 38 0.007 82 5.9×10-7 2.8×10-6 3.0×10-8 2.3×10-7 0.007 82 0.001 69 2.8×10-6 1.8×10-8 2.3×10-7 7.8×10-10
    0.20g 0.198 11 0.184 90 0.000 76 0.001 27 0.000 01 0.000 22 0.184 90 0.138 36 0.001 27 0.000 13 0.000 22 9.7×10-6
    0.30g 0.534 41 0.497 03 0.013 68 0.016 61 0.002 98 0.004 24 0.497 03 0.496 40 0.016 61 0.004 90 0.004 24 0.000 71
    0.40g 0.769 25 0.733 56 0.068 51 0.067 01 0.022 03 0.022 70 0.733 56 0.775 28 0.067 01 0.034 59 0.022 70 0.007 62
    0.50g 0.890 19 0.867 17 0.175 73 0.156 51 0.074 49 0.065 33 0.867 17 0.911 49 0.156 51 0.110 54 0.065 33 0.033 39
    0.60g 0.947 45 0.934 86 0.309 49 0.271 27 0.158 92 0.133 16 0.934 86 0.966 75 0.271 27 0.230 08 0.133 16 0.088 81
    0.70g 0.974 08 0.967 93 0.443 82 0.393 25 0.262 63 0.219 64 0.967 93 0.987 62 0.393 25 0.371 27 0.219 64 0.174 11
    ∑(P1-P2)2 0.003 57 0.004 40 0.002 60 - - -
    ∑(P2-P2)2 - - - 0.007 31 0.005 48 0.005 30
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-08-11
  • 刊出日期:  2019-06-01

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