基于響應(yīng)面法的高鐵隔震橋梁地震風(fēng)險(xiǎn)分析

張?zhí)砜?趙桂峰,馬玉宏,石 巖,陳發(fā)揚(yáng)

(廣州大學(xué) a.工程抗震研究中心; b.廣東省地震工程與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/工程抗震減震與結(jié)構(gòu)安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; c. 土木工程學(xué)院,廣東 廣州 510006)

隨著我國高鐵建設(shè)事業(yè)的發(fā)展,部分線路不可避免地建在高烈度地震區(qū)域內(nèi),高鐵橋梁的抗震性能成為需要著重考慮的關(guān)鍵問題。摩擦擺支座具有剛度大、位移大以及自復(fù)位等優(yōu)點(diǎn),在遭受地震作用時可以延長結(jié)構(gòu)的自振周期,通過軌道面摩擦消散地震能量,其作為高鐵橋梁的隔震支座極具優(yōu)勢。張常勇等[1]通過數(shù)值模擬對連續(xù)梁橋采用摩擦擺支座隔震前后的結(jié)構(gòu)地震能量響應(yīng)進(jìn)行了對比,結(jié)果表明,摩擦擺支座的高耗能能力可大大降低結(jié)構(gòu)的耗能要求。邵長江等[2]進(jìn)行1/10縮尺的摩擦擺支座連續(xù)梁橋的振動臺試驗(yàn),結(jié)果表明,摩擦擺支座的隔震效果隨著地震波地面峰值加速度(Peak Ground Acceleration,PGA)的增高而增強(qiáng)。鄧細(xì)鵬等[3]建立摩擦擺隔震高鐵橋梁非線性分析模型,對模型進(jìn)行罕遇地震和極罕遇地震作用下的地震響應(yīng)分析,結(jié)果表明,摩擦擺支座在罕遇地震和極罕遇地震作用下均能有效降低結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。由于摩擦擺支座在高鐵橋梁的應(yīng)用相對較晚,缺乏其遭受極端地震作用下的抗震性能相關(guān)資料,而高鐵對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著舉足輕重的作用,其在地震中的破壞可能導(dǎo)致交通中斷,進(jìn)而造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此,評估高鐵橋梁在將來可能地震下的風(fēng)險(xiǎn)程度,衡量其在地震下的經(jīng)濟(jì)損失和全壽命費(fèi)用是十分必要的。

5.堅(jiān)持以上率下。榜樣的力量是無窮的，領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)和領(lǐng)導(dǎo)干部位高權(quán)重、責(zé)任重大，因而對下級黨組織和黨員干部具有示范和引領(lǐng)作用。領(lǐng)導(dǎo)機(jī)關(guān)和領(lǐng)導(dǎo)干部帶頭踐行黨內(nèi)政治生活和修身律己，就能為下級黨組織和黨員、干部樹立榜樣和參照，從而在全黨形成一級做給一級看的良好態(tài)勢。習(xí)近平同志強(qiáng)調(diào)：“要以上率下，從中央政治局常委會、中央政治局、中央委員會做起?！盵2]

地震易損性分析是評估結(jié)構(gòu)失效損失和全壽命費(fèi)用的基礎(chǔ),主要包括增量動力法[4]、云圖法及響應(yīng)面法等。響應(yīng)面法被Bucher等[5]首次應(yīng)用于土木工程領(lǐng)域。之后各國學(xué)者采用該法對曲線工字梁鋼梁、單跨砌體拱橋、多跨連續(xù)梁橋、隔震連續(xù)梁橋、混凝土拱壩等進(jìn)行了易損性分析[5-12]。Li等[13]提出了一種改進(jìn)的均勻設(shè)計(jì)-響應(yīng)面模型方法對橋梁構(gòu)件及系統(tǒng)進(jìn)行易損性分析。Xiao等[14]基于改進(jìn)的響應(yīng)面方法,完成了對結(jié)構(gòu)的易損性分析。吳文朋等[15]分析了不確定因素聯(lián)合效應(yīng)對橋梁易損性的影響。Li等[16]通過易損性分析發(fā)現(xiàn)近斷層地震作用下鋼筋混凝土橋梁失效概率較遠(yuǎn)場地震動明顯更高。鐘劍等[17]通過蒙特卡洛法對鋼筋混凝土連續(xù)梁橋進(jìn)行易損性研究,結(jié)果表明,構(gòu)件相關(guān)性對橋梁易損性分析結(jié)果的誤差影響大。

在地震風(fēng)險(xiǎn)分析方面,Chan等[18]采用全壽命分析法分析美國10條高速路段的成本及維護(hù)費(fèi)用;Kong等[19]提出劣化結(jié)構(gòu)全壽命維護(hù)成本評估方法;Wang等[20]分析鋼橋全壽命周期成本模型,環(huán)境成本作為其間接成本;黨育等[21]提出將建筑預(yù)期損失與全壽命費(fèi)用之比作為指標(biāo),對比隔震和非隔震結(jié)構(gòu)抗震性能;林政園等[22]研究基于橋梁耐久性和安全性的恢復(fù)時間功能函數(shù)。綜上所述,國內(nèi)外學(xué)者采用不同的分析方法對各類橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震風(fēng)險(xiǎn)分析,研究成果較豐碩,然而對高鐵摩擦擺隔震橋梁結(jié)構(gòu)所面臨的地震風(fēng)險(xiǎn)則了解得不夠透徹。

本文基于響應(yīng)面法,考慮結(jié)構(gòu)和地震動的不確定性,以位移延性比、剪切變形分別作為墩柱和支座的評價(jià)指標(biāo),對比高鐵橋梁隔震前、后墩柱和支座的易損性曲線,以及隔震和非隔震高鐵橋梁的經(jīng)濟(jì)損失和全壽命費(fèi)用,深入了解高鐵隔震橋梁的地震風(fēng)險(xiǎn)。

1 基于響應(yīng)面法的高鐵隔震橋梁地震易損性分析方法

1.1 響應(yīng)面函數(shù)的確定

選擇office 2010Excel軟件錄入并進(jìn)行分析，應(yīng)用SPSS 21.00軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)采用百分比表示，計(jì)量數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)與計(jì)量數(shù)據(jù)對比方法主要為t檢驗(yàn)與卡方χ2分析，P<0.05為差異顯著。

(1)

式中:k為不確定因素個數(shù);xi、xj為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變量,如PGA或結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等參數(shù);a0、ai、aij為待定系數(shù);ε為擬合誤差,服從正態(tài)分布。

響應(yīng)面法的關(guān)鍵一環(huán)是選擇合理的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法。其中,中心復(fù)合設(shè)計(jì)方法由于具有高效、靈活及試驗(yàn)數(shù)合理等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用,本文采用該法開展試驗(yàn)設(shè)計(jì),需要確定的試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)為2k+2k+1個,包括1個中心點(diǎn),2k個軸線點(diǎn)和2k個象限點(diǎn)。對試驗(yàn)樣本進(jìn)行非線性分析得到響應(yīng)值,通過最小二乘法回歸確定待定參數(shù),進(jìn)而得到地震動強(qiáng)度-結(jié)構(gòu)響應(yīng)值,即響應(yīng)面函數(shù)。

R2=A/B,

(2)

A=αTXTY-(ITY)2/N,

(3)

B=YTY-(ITY)2/N,

(4)

(5)

表5中,試驗(yàn)點(diǎn)號1～25代表中心復(fù)合設(shè)計(jì)的25組試驗(yàn)。由以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得到各構(gòu)件地震響應(yīng)平均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ的擬合多項(xiàng)式響應(yīng)面函數(shù),函數(shù)中的未知參數(shù)通過最小二乘法擬合確定。隔震橋墩損傷指標(biāo)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差響應(yīng)面函數(shù)如下:

1.2 構(gòu)件損傷指標(biāo)

支座和墩柱作為隔震橋梁的主要豎向受力構(gòu)件,在地震作用下若出現(xiàn)損傷或破壞,不僅導(dǎo)致其自身的性能發(fā)生退化,而且可能危及整座橋梁的安全性,故需要定義其損傷指標(biāo)及判別準(zhǔn)則,以便分析其損傷情況。本文選取位移延性系數(shù)[23]作為橋墩的損傷判別指標(biāo):

(6)

式中,Δ、Δcy1分別為地震下橋墩墩頂最大位移和首次屈服位移。橋墩損傷破壞一般劃分為5個等級:基本完好λ≤1,輕微破壞1<λ≤1.232,中等破壞1.232<λ≤3.011,嚴(yán)重破壞3.011<λ≤6.011,完全破壞λ>6.011。

通過SAP2000建立高鐵橋梁有限元模型,非隔震和隔震結(jié)構(gòu)分別采用盆式支座和摩擦擺隔震支座。橋墩混凝土和鋼筋分別采用Mander本構(gòu)模型和雙折線本構(gòu)模型。摩擦擺支座采用Friction Isolator連接單元,主梁采用彈性梁柱單元。采用PMM纖維鉸單元來模擬橋墩的塑性轉(zhuǎn)動能力。高鐵隔震橋梁的有限元模型如圖1所示。

對于摩擦擺支座及盆式橡膠支座,其在遭受地震作用下能通過剪切變形來延長結(jié)構(gòu)周期和耗散地震能量,但若其剪切位移大于支座的設(shè)計(jì)位移時將會發(fā)生剪切破壞導(dǎo)致支座失效,參考了相關(guān)文獻(xiàn)[24-27]的相關(guān)規(guī)定后,本文選取支座剪切位移D作為其損傷判別指標(biāo)。將設(shè)計(jì)位移D作為輕微破壞的閾值,本文取200 mm,支座損傷等級劃分標(biāo)準(zhǔn)見表1,借鑒公路橋梁的劃分標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[28]定義其損傷等級。

表1 支座損傷等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

1.3 結(jié)構(gòu)-地震動樣本不確定性及隨機(jī)參數(shù)歸一化

以PGA 為地震動輸入變量,并考慮其不確定性是目前的常見做法[29]。在結(jié)構(gòu)的不確定性方面,考慮到高鐵橋梁建造過程中環(huán)境和施工技術(shù)等因素的影響而導(dǎo)致自身具有很大的不確定性,因此,選取鋼筋彈性模量Es、屈服強(qiáng)度fy及混凝土抗壓強(qiáng)度fc這些主要影響因素作為結(jié)構(gòu)的隨機(jī)參數(shù),它們均符合對數(shù)正態(tài)分布。

從行政權(quán)的歷史發(fā)展來看，通過政府等公共組織載體行使的行政權(quán)力都是基于公共需要和公共利益而產(chǎn)生，目的是避免私利對公共利益的侵蝕。現(xiàn)代公共行政理論更加強(qiáng)化政府管理的公共屬性，將政府視為公共利益的代言人，并將政府行為的價(jià)值取向等同于社會公共利益的現(xiàn)實(shí)需求。網(wǎng)約車涉及的公共利益并不是網(wǎng)約車車主或網(wǎng)約車公司經(jīng)營者的利益，也不是傳統(tǒng)出租車經(jīng)營者的利益，而是整個民眾出行團(tuán)體的整體利益，網(wǎng)約車的管理效果決定了政府在互聯(lián)網(wǎng)+和互聯(lián)網(wǎng)-之間如何選擇的問題。

由上節(jié)得到的橋墩和支座各級破壞狀態(tài)的超越概率,根據(jù)文獻(xiàn)[30]給出的地震脆弱性定義以及公式,將上節(jié)易損性分析數(shù)據(jù)代入式(10),得到不同破壞狀態(tài)的發(fā)生概率。限于篇幅,圖7給出非隔震和隔震邊墩各級損傷狀態(tài)的發(fā)生概率。

(7)

式中,xi=1、0、-1分別代表ξi取最大值、最大與最小值的平均值及最小值。

1.4 基于響應(yīng)面法的地震易損性分析

在得到構(gòu)件地震響應(yīng)平均值與標(biāo)準(zhǔn)差的響應(yīng)面函數(shù)后,就可以對高鐵隔震橋梁進(jìn)行地震易損性分析。采用拉丁超立方法(Latin Hypercube Sampling,LHS)抽取并建立若干個橋梁-地震動樣本對,將樣本對的隨機(jī)參數(shù)fy(x1)、Es(x2)、fc(x3)及PGA代入響應(yīng)面函數(shù),判斷結(jié)構(gòu)所處的破壞狀態(tài),即可得到相應(yīng)損傷指標(biāo)的概率分布及每個破壞等級的超越概率,重復(fù)以上步驟得到易損性曲線:

(8)

式中,Pf為在地震作用下結(jié)構(gòu)達(dá)到或超過某種破壞狀態(tài)的失效概率;M為橋梁-地震動樣本對的個數(shù);N(u≥LSi)為結(jié)構(gòu)響應(yīng)達(dá)到或超過指定極限狀態(tài)的次數(shù)。

2 高鐵隔震橋梁響應(yīng)面模型

2.1 高鐵隔震橋梁有限元模型

以某典型摩擦擺隔震高鐵簡支梁橋?yàn)檠芯繉ο?共6跨,每跨32 m,橋墩高度均為22 m,采用雙線圓端形實(shí)體橋墩,混凝土C35。主梁采用C50混凝土,相鄰主梁間距10 m。8度地震區(qū),場地特征周期為0.45 s,PGA為0.3 g。

老福說：“行了行了，坐下吧，既然來了，咱們好好聊聊，你們說呢？”他囑咐母親去給他們沏壺茶，母親不情愿地照辦了。

本文所采用的摩擦擺支座主要性能參數(shù)如下:支座的滑動曲率半徑為1.5 m,摩擦系數(shù)為0.03,豎向設(shè)計(jì)承載力為5 000 kN,設(shè)計(jì)極限位移為200 mm。

陳洋依舊用不緊不慢的語調(diào)說：“什么樣的兇手永遠(yuǎn)不會被人抓??？當(dāng)然是死了的人。只需要收買搶救的醫(yī)生，換一具被解剖過的殘尸，杜朗就可以明正言順地死了。而一個死人去殺人，留下一堆指紋又能怎么樣呢？”

圖1 高鐵隔震橋梁有限元分析模型

2.2 響應(yīng)面函數(shù)模型的建立

本例中,選取鋼筋屈服強(qiáng)度fy、彈性模量Es以及混凝土的抗壓強(qiáng)度fc為結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入變量,其分布類型見表2。另外選取PGA作為地震波輸入變量從而模擬地震波的不確定性,4個參數(shù)歸一化后的均值見表3。

表2 結(jié)構(gòu)參數(shù)輸入變量的分布

表3 隨機(jī)參數(shù)及其歸一化

式中,P[Di|Ij]為構(gòu)件震害矩陣,P[Ij]為烈度發(fā)生概率。

表4 地震波信息

表5 非隔震與隔震高鐵橋梁墩頂位移

式中,α為待定參數(shù),X、Y分別為設(shè)計(jì)變量矩陣和真實(shí)響應(yīng)向量,I為單位向量,N為樣本數(shù)量。

(9)

4個隨機(jī)參數(shù)對隔震與非隔震橋梁墩頂位移及支座剪切位移影響的響應(yīng)等高線與響應(yīng)曲面如圖2,限于篇幅,只列出鋼筋屈服強(qiáng)度fy和鋼筋彈性模量Es對隔震與非隔震橋梁邊墩墩頂位移影響的響應(yīng)曲面。

圖2 鋼筋屈服強(qiáng)度和彈性模量對非隔震與隔震高鐵橋梁邊墩墩頂位移的影響

2.3 響應(yīng)面模型準(zhǔn)確性檢驗(yàn)

新常態(tài)的背景下，傳統(tǒng)理念下連鎖零售業(yè)實(shí)體企業(yè)所推行的經(jīng)營模式，已經(jīng)不能適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化的需求。那么，在電商沖擊下的連鎖零售業(yè)實(shí)體企業(yè)經(jīng)營模式就開始略顯落后，競爭形式也展現(xiàn)了單一的境界。還有部分連鎖零售業(yè)實(shí)體企業(yè)經(jīng)營模式是“重銷售，輕服務(wù)”。甚至還有的把“關(guān)注+了解+購買”作為銷售理念，進(jìn)行銷售活動［4］。這樣不僅不能為消費(fèi)者提供個性化的服務(wù)，而且長時間狀態(tài)下的不主動與消費(fèi)者進(jìn)行交流，就難以激發(fā)消費(fèi)者的購買欲望。在此種情況下，若長久下去，就會嚴(yán)重影響連鎖零售業(yè)實(shí)體企業(yè)經(jīng)營模式的有效延伸。

表6 非隔震與隔震高鐵橋梁橋墩與支座響應(yīng)面擬合系數(shù)

3 隔震與非隔震高鐵橋梁構(gòu)件易損性對比

3.1 隔震與非隔震高鐵橋梁橋墩地震易損性

依據(jù)前述方法,建立1 000個橋梁-地震動樣本對帶入響應(yīng)面函數(shù)來計(jì)算易損性曲線。隔震與非隔震高鐵橋梁墩柱位移延性系數(shù)的地震易損性曲線,及其在各級破壞狀態(tài)下的對比如圖3和圖4所示。

通過安裝預(yù)應(yīng)力波紋管（見圖2），可以對孔道進(jìn)行保護(hù)，防止預(yù)應(yīng)力鋼筋束在穿束過程中對混凝土結(jié)構(gòu)造成損壞。固定塑料波紋管時，應(yīng)先在箍筋上確定預(yù)應(yīng)力曲線的具體的位置，然后通過鋼筋馬凳進(jìn)行支托，間隔為700mm，然后通過焊接將支托的鋼筋固定在箍筋上。為了保證塑料波紋管的施工的效果，避免在澆筑混凝土的過程中產(chǎn)生偏移，塑料波紋管和支托的鋼筋的固定必須牢固。

圖3 隔震與非隔震高鐵橋梁邊墩易損性曲線對比

圖4 隔震與非隔震高鐵橋梁中墩易損性曲線對比

由圖3～圖4可知,地震動加速度峰值越大,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的累積損傷超越概率越大;從輕微破壞到完全破壞,隔震與非隔震橋墩超越概率均逐漸減小;隔震橋墩各級損傷狀態(tài)的超越概率均明顯小于非隔震橋墩:在罕遇地震PGA為0.57 g時,隔震與非隔震橋梁中墩出現(xiàn)嚴(yán)重破壞的超越概率分別接近0和27.6%;當(dāng)PGA達(dá)到1.0 g時,隔震和非隔震橋梁中墩出現(xiàn)完全破壞的超越概率分別為0和6.1%。以上數(shù)據(jù)說明隔震支座能明顯降低高鐵橋梁墩柱在地震中的損傷程度,有效保護(hù)高鐵橋梁的安全性。

3.2 隔震與非隔震高鐵橋梁支座地震易損性

各級破壞狀態(tài)下,隔震與非隔震高鐵橋梁邊墩支座以及中墩支座的剪切位移的地震易損性曲線分別見圖5和圖6。

烈度與加速度之間的換算關(guān)系為

圖5 隔震與非隔震高鐵橋梁邊墩支座易損性曲線對比

圖6 隔震與非隔震高鐵橋梁中墩支座易損性曲線對比

由圖5～圖6可知,中墩與邊墩支座同一損傷狀態(tài)的變化規(guī)律類似;從輕微破壞到完全破壞,相同地震動對應(yīng)的支座超越概率逐漸變小;無論何種損傷狀態(tài),隔震支座的超越概率比非隔震支座小:當(dāng)PGA等于0.57 g 時,橋梁中墩的非隔震和隔震支座嚴(yán)重破壞的超越概率分別為70.9%和6.3%,而完全破壞的超越概率分別為26.7%和3.0%,說明隔震支座超越嚴(yán)重破壞以及完全破壞的概率遠(yuǎn)低于非隔震支座。

4 高鐵隔震橋地震風(fēng)險(xiǎn)分析

4.1 結(jié)構(gòu)的震害矩陣

采用中心復(fù)合設(shè)計(jì)法對變量進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)時,應(yīng)使其盡量包含于隨機(jī)區(qū)域[μ-3σ,μ+3σ]內(nèi)。為了加快運(yùn)算速度并提高擬合效果,對各隨機(jī)參數(shù)進(jìn)行歸一化處理,ξ1～ξ4分別代表fy、Es、fc及PGA這4個隨機(jī)參數(shù),x1～x4分別代表4個隨機(jī)參數(shù)歸一化值。

圖7 非隔震與隔震橋梁邊墩墩柱各級破壞狀態(tài)發(fā)生概率

(10)

式中,PDFi為各級破壞狀態(tài)的發(fā)生概率,i為破壞等級。

我們注意到，很多學(xué)者論及語言符號的任意性時，都沿用了索緒爾本人舉過的例子，從未懷疑過這些例子有沒有問題，例如：

Amax=10(Ilg2-0.104 757 5),

(11)

式中,Amax為地震峰值加速度,I為基本烈度。

根據(jù)公式(11)的換算關(guān)系以及響應(yīng)發(fā)生概率曲線,可得到隔震和非隔震高鐵橋梁橋墩和支座的震害矩陣(表7)。限于篇幅,只給出非隔震、隔震邊墩墩柱的震害矩陣。可見,非隔震橋墩發(fā)生嚴(yán)重破壞和完全破壞的概率遠(yuǎn)高于隔震橋墩。

表7 隔震、非隔震高鐵橋梁邊墩墩柱的震害矩陣

4.2 地震損失分析

基于震害矩陣,構(gòu)件在服役周期內(nèi)不同破壞狀態(tài)下的損傷概率Pf[Di]為

(12)

高鐵橋梁橫橋向剛度大,不易破壞,因此,本文分析僅考慮縱橋向地震動輸入。根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)譜選取10條符合條件的天然地震波,10條天然波的具體信息見表4,按照0.05 g的間隔在0.1～1.0 g范圍內(nèi)逐漸增大。本算例隨機(jī)變量k=4,因此,試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)為25個。利用SAP2000對25組試驗(yàn)樣本在10條地震波下進(jìn)行250次非線性動力時程分析。假定墩柱和隔震支座的響應(yīng)都服從正態(tài)分布,所以25組試驗(yàn)下墩柱或支座的響應(yīng)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差就構(gòu)成每一試驗(yàn)點(diǎn)下的響應(yīng)面模型。非隔震和隔震高鐵橋梁墩柱墩頂位移地震響應(yīng)如表5,支座最大剪切變形等響應(yīng)結(jié)果限于篇幅,不再贅述。

地震造成的經(jīng)濟(jì)損失主要包括直接和間接經(jīng)濟(jì)損失,以及抗震救災(zāi)投入費(fèi)用3部分。在服役期內(nèi)遭受各種可能地震烈度時,結(jié)構(gòu)破壞造成的直接經(jīng)濟(jì)損失可由破壞狀態(tài)的損傷概率求得:

我咕咚咕咚一仰脖喝完了那碗開水。我覺得這個地方不適合我久呆。我想，小六子的爹一定是把命丟在西山了。難怪在我沒來的時候，就有人稱西山為鬼門關(guān)呢。

(13)

式中,l(Di)為結(jié)構(gòu)各級狀態(tài)對應(yīng)的損失比,鐵路橋梁5個破壞等級對應(yīng)的損失比分別為10%、20%、40%、70%和100%[9];CI指高鐵橋梁初始造價(jià)[20]。

由于間接經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算的復(fù)雜性,本研究中暫不考慮。根據(jù)《地震現(xiàn)場工作大綱和技術(shù)指南》[31],救災(zāi)投入費(fèi)用等于直接經(jīng)濟(jì)損失乘以一定的比例系數(shù),6度以下、6～7度及7度以上地震,比例系數(shù)分別取1.5%、3.5%和6%。

4.3 全壽命費(fèi)用分析

結(jié)構(gòu)全壽命費(fèi)用包含整個壽命周期內(nèi)的初始造價(jià)、損失費(fèi)用及檢修維護(hù)費(fèi)用:

CLCC=CI+CM+CL,

(14)

式中,CI、CM、CL分別指橋梁初始造價(jià)、檢修費(fèi)用和地震損失。檢修維護(hù)費(fèi)用一般等于初始造價(jià)乘以檢修系數(shù),非隔震、隔震高鐵橋梁檢修系數(shù)分別等于5%和4%。基于前文的分析結(jié)果,高鐵隔震及非隔震橋梁的全壽命費(fèi)用如表8所示。

表8 高鐵橋梁全壽命費(fèi)用分析

由表8可見,與非隔震橋梁相比,隔震橋梁的直接經(jīng)濟(jì)損失費(fèi)用、救災(zāi)投入費(fèi)用及檢修費(fèi)用均明顯降低,平均減少20%左右,說明隔震技術(shù)可有效降低結(jié)構(gòu)的地震損失,減少救災(zāi)和維護(hù)費(fèi)用。盡管隔震橋梁的初始造價(jià)比非隔震結(jié)構(gòu)增加了0.73%,但從全壽命周期總費(fèi)用來看,隔震結(jié)構(gòu)仍然比非隔震結(jié)構(gòu)費(fèi)用降低。

一般畝施充分腐熟的雞糞或羊糞1500-2000 kg，方法是在壟間均勻撒施。另外畝施復(fù)合肥80 kg，集中溝施在播種溝一邊未深翻處作基肥。

在高速公路隧道施工過程中通常會采用鋼支撐施工技術(shù)。在使用這種技術(shù)之前，施工人員必須要對隧道的斷面形式和具體地質(zhì)情況要開展反復(fù)的、認(rèn)真的檢測。如果施工人員對隧道施工圖紙中的數(shù)據(jù)或者信息不清楚，施工人員機(jī)械操作不當(dāng)導(dǎo)致對隧道的挖掘深度不足或者過大，這樣的話就需要對挖掘的平面重新進(jìn)行施工處理，使得隧道平面質(zhì)量能夠達(dá)到施工質(zhì)量的規(guī)定要求。在對隧道平面的施工質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)收合格完畢后，要盡可能在短時間內(nèi)開展混泥土的噴射工作，同時還要開展鋼架的支撐工作。鋼架的支撐將為施工安全提供相應(yīng)的技術(shù)保障。

5 結(jié) 論

本文將響應(yīng)面法運(yùn)用于高鐵隔震橋梁地震易損性分析中,目的是減少模型的計(jì)算量,提高計(jì)算效率。結(jié)論如下:

(1)采用響應(yīng)面法分析高鐵橋梁的易損性,可通過較少的非線性分析(本例250次)得到結(jié)構(gòu)響應(yīng)面函數(shù),進(jìn)而可以分析數(shù)倍的樣本響應(yīng)(本例1 000個),說明該法極大地提高了計(jì)算效率。

(2)隔震橋梁橋墩各級破壞狀態(tài)的超越概率明顯小于非隔震橋梁,說明隔震橋梁在地震中能得到有效的保護(hù),不易發(fā)生破壞。與隔震支座相比,非隔震支座在各級損傷狀態(tài)下的超越概率明顯更高,說明非隔震支座在地震作用下可能會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的損傷。

據(jù)了解，《安徽省淮河流域綜合治理規(guī)劃綱要》期限為2011—2020年，重大項(xiàng)目展望至2030年及以后，規(guī)劃區(qū)涉及10個省轄市的52個縣區(qū)，2010年人口規(guī)模為4035萬人，占全省的59%。規(guī)劃提出，要以防洪保安、供水保障、生態(tài)保護(hù)為重點(diǎn)，加快推進(jìn)淮河流域防洪、防旱、防污、供水綜合治理，到2020年，基本建成與城鎮(zhèn)化、工業(yè)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化“三化同步”相適應(yīng)的綜合水利工程和水資源保障體系。

(3)隔震橋梁的直接經(jīng)濟(jì)損失、救災(zāi)投入費(fèi)用及檢修費(fèi)用均明顯小于非隔震結(jié)構(gòu),說明隔震技術(shù)能夠有效降低地震所造成的損失。從全壽命總費(fèi)用角度看,隔震橋梁的全壽命總費(fèi)用相對于非隔震橋梁有所減少,說明隔震橋梁具有較好的經(jīng)濟(jì)性。