灾难易损性分析报告

灾难易损性分析报告（共7篇）

灾难易损性分析报告 篇1

灾害易损性分析报告

灾害易损性可以广义定义为一个特定的系统、次系统或系统的成分由于暴露在灾害、压力或扰动下而可能经历的伤害。易损性分析属于灾害医学的范畴，灾害医学是一门新兴的学科，灾害医学的研究范围涵盖了我们所生活的自然环境、社会环境和经济环境等方方面面的内容。

根据我院的实际情况，我们列出突发公共卫生事件、医疗纠纷（事故）、火灾、医院感染、电梯意外和供氧、供电、供水故障及网络瘫痪等九种可能存在的风险，分别从发生概率、人员伤害、财产损失、服务影响、应急准备、内部反应、外部支持等方面对上述风险进行了分析排序，并对应地制定了各类应急预案，针对重点防范的内容进行培训，使医院的灾害风险下降。

一、突发公共卫生事件

突发公共卫生事件是指已经发生或者可能发生的、对公众健康造成或者可能造成重大损失的传染病疫情和不明原因的群体性疫病, 还有重大食物中毒和职业中毒，以及其他危害公共健康的突发公共事件。突发公共卫生事件不仅给人民的健康和生命造成重大损失，对经济和社会发展也具有重要影响。

主要危害：

1、人群健康和生命严重受损。

2、事件引发公众恐惧、焦虑情绪等对社会、政治、经济产生影响。

3、造成心理伤害。

4、国家或地区形象受损及政治影响。医院易损环节：

医务人员对突发公共卫生事件的认识较全面，但缺乏应经验。

预防与应急措施：

1、要求广大医护人员认真学习《突发公共卫生事件应急预案》；

2、加强突发公共卫生事件应急演练和培训考核。

二、医疗纠纷（事故）

医疗纠纷是指发生在医疗卫生等具有合法资质的医疗企事业法人或机构中，一方（或多方）当事人认为另一方（或多方）当事人在提供医疗服务或履行法定义务和约定义务时存在过失，造成实际损害后果，应当承担违约责任或侵权责任，但双方（或多方）当事人对所争议事实认识不同、相互争执、各执己见的情形。

危害：

1、患方易走入误区，与医务人员发生冲突，造成人员伤亡；

2、影响医院正常工作的进行；

3、给患者及医务人员造成深远的心理负面影响；

4、给医院带来严重的社会负面影响和财务负担。易损环节：

当今医患关系复杂，医疗纠纷频发，一些医务人员医疗服务水平不高，医务人员防范医疗纠纷意识的缺陷，患者对健康的期望值过高，患者的经济状况与健康需求的矛盾问题，社会新闻媒体宣传的因素等。

预防与应急措施：

1、提高服务质量，增强医务人员的医疗技术水平；

2、对医务人员进行医德医风教育，树立良好的职业道德；

3、加强入院宣教和沟通交流；

4、加强医务人员的法律观念，增强医务人员防范医疗纠纷的意识；

5、按照《医疗纠纷、医疗事故预案》理性处臵可能出现的医疗纠纷。

三、火灾

医院因为“四多”（建筑多，人多，弱势群体（病人）多，易燃易爆物品多），一旦发生火灾，势必造成重大财产损失和人员伤亡。

危害：

1、疏散人数多，扑救难度大，火势很容易蔓延扩大；

2、部分电器线路易老化、用电超负荷；

3、医疗设备繁多，财产损失严重。易损环节：

1、外科楼病房使用超过二十余年，线路存在老化。

2、医院易燃药品多。

3、病房设有氧气管道和氧气接口，如氧气泄漏遇到火星，极易发生火灾。

3、住院患者因疾病存在遇火灾后自救或自我保护能力差，有些患者逃生、转运困难。

预防与应急措施：

1、加强排查，对线路定期进行排查；

2、配备必要的消防设备；

3、认真学习有关火灾应急预案和火灾应急常识。

4、定期举行应急演练和安全知识培训；

四、医院感染

医院感染是指在医院内获得的感染。医院感染的对象主要是住院病人和医院工作人员。

危害：

医院感染增加患者发病率和病死率，增加患者的痛苦及医务人员工作量，降低病床周转率方面，还给患者及社会造成重大的经济损失。医院感染暴发将直接影响患者的生命安全，对医院声誉造成不可估量的损失。

易损环节：

1、农村病人居多，病房管理难度较大，人员流动性大，极易造成医院感染。

2、因病人要求，部分病人存在抗生素不合理使用现象。预防与应急措施：

1、增强医务人员无菌操作的意识；

2、加强医院感染的管理、加强感染源的管理，开展医院感染的监测；

3、加强临床抗菌药物、消毒灭菌的监督管理；加强医务人员手的清洁与消毒，加强医院卫生学监测，加强医源性传播因素的监测与管理；

4、严格探视与陪护制度；加强临床使用一次性无菌医疗用品的管理；

5、加强重点部门、重点环节、高危人群与主要感染部位的医院感染管理，；对易感人群实行保护性隔离；

6、及时总结与反馈临床上分离的病原体及其对抗菌药物的敏感性，开展医院感染的宣传教育。

五-

七、供氧、供电、供水故障

患者在住院过程中因外部条件和医院内部管道、线路发生障碍后导致的供电、供氧、供水发生中断的现象。

危害：

供电故障可导致医院的大型设备发生故障，造成医院财产损失。供氧故障可导致重症患者、氧饱和度低患者发生休克，甚至死亡。

易损性环节：

医院病房楼内供水管道、供氧管道、供电线路使用多年，存在老化可能，有潜在的风险；

预防与应急措施：

1、加强排查，对医院的管道、线路定期进行检查；

2、做好氧气瓶、发电机等备用物资储备。

八、电梯意外事件

医院病房楼共4层，未安装电梯，不存在电梯意外事件，但正是如此，不利于住院病人，尤其是危重病人的转运，增加了住院病人及家属的不满，潜在的增加了医疗事故了发生率。因此，与医院相关部门反应并得到解决显得迫在眉睫，另外，需充分与患者及其家属解释说明此客观条件，得到充分理解。

九、网瘫

网瘫是指医院由于停电、交换器故障、服务器故障或线路问题引起的全院计算机数据丢失、录入障碍等事件。

危害：

网络瘫痪或数据丢失，会给医院和病人带来巨大的灾难和难以弥补的损失，会给医院造成患者拥堵，就诊缓慢，延误治疗等损失。

易损环节：

医院施行电子病历、电子医嘱，住院病人的住院信息都在电脑中，如果计算机网络发生突发事件，很有可能导致患者信息外泄，计费发生障碍。

预防与应急措施：

1、加强网络的监管，安装正版的杀毒软件，定期升级；

2、经常更新备份，安装应急电源。

灾难易损性分析报告 篇2

关键词：多层厂房,非线性动力时程分析,非线性静力分析,易损性

0 引言

吕大刚和王光远[1]提出了结构局部地震易损性的概念, 通过构造结构局部性能指标与其参数之间的一个新的功能函数, 给出了局部地震易损性的可靠度表达式;根据可靠性灵敏度的概念, 提出了构造结构局部性能指标概率密度函数的新方法, 并详细推导了结构可靠指标对局部性能指标参数的灵敏度表达式。张令心[2]采用概率方法借助于拉丁超立方采样技术和非线性地震反应时程分析对多层住宅砖房的地震易损性进行分析, 其分析样本是根据多层住宅砖房目前常用设计参数值的范围选定参数的代表值, 并由这些代表值构成的。分析中考虑了地震荷载、结构反应和结构承载力的不确定性, 易损性曲线分别对五个不同结构破坏程度的极限状态给出。朱健[3]通过按建筑结构抗震规范的规定构造加速度反应谱作为随机激励, 构筑了我国四川地区典型钢筋混凝土结构单层厂房有限元模型, 采用拟动力时程方法对结构的抗震性能进行了分析计算, 得到了钢筋混凝土结构厂房的易损性曲线;同时, 针对原型结构在地震作用下柱基础容易发生屈服破坏的情况, 对原型结构基础采取了铅芯阻尼橡胶支座隔震加固措施, 并对加固后的厂房结构进行了计算分析并得到了修正易损性曲线, 通过对比得到结构在地基不失稳的前提下, 在小震时发生中度以上损伤的概率非常小, 在大震时随着承重结构进入塑性屈服发生中度以上的损伤概率开始逐渐变大, 而且厂房结构纵横两个方向的易损性概率在大震时有差异, 采取隔震加固措施后结构损伤概率明显减小。但是多层厂房的易损性评价还没有人涉及。

1 多层厂房的特点及适用范围

1.1 多层厂房的特点

(1) 建筑物占地面积小, 这不但节约用地, 而且还降低了基础和屋顶的工程造价及工程管线的长度, 节约建设投资和维护管理费;

(2) 厂房宽度较小, 顶层房间可不设天窗而用侧窗采光, 屋面雨雪水排除方便, 屋顶构造简尽, 屋顶面积较小, 有利于节省能源;

(3) 交通运输面积大。这是出于多层厂房不仅有水平方向, 也有垂直方向的运输系统 (如电梯间、楼梯间、坡道等) , 这样就增加了用于交通运输的面积和体积;

(4) 内于多层厂在楼层上要布置设备, 易受梁板结构经济合理性的制约网尺寸较小, 不利于工艺改革和设备更新, 厂房的通用性较小;

(5) 在楼层L布置振动较大的设备时, 结构计算及构造处理复杂。

1.2 多层厂房的适用范围

(1) 生产工艺流程适于垂直布置的企业。这类企业的原材料大部分为柱状和粉状的散料或液体。经一次提升 (或升向) 后, 可利用原料的自重自上而下传送加工, 直至产品成型。如面粉厂、造纸厂、啤酒厂、乳品厂和化工厂的某些生产车间;

(2) 设备、原料及产品重量较轻的企业 (楼面荷载小于2t m2) , 单件垂直运输小于3t的企业;

(3) 生产上要求在不同层面上操作的企业, 如化工厂的大型蒸馏塔等设备, 高度比较高, 生产又需在不同层高进行;

(4) 生产工艺对生产环境有特殊要求的企业。由干多层厂房层间房间体积小, 容易解决生产所要求的特殊环境 (如恒温恒湿、净化洁净、无尘无菌等) 。属于这类企业的有仪表、电子、医药及食品类企业;

(5) 建筑用地紧张及城建规划的需要。

2 非线性元素的仿真

本文采用SAP2000分析多层厂房结构。在SAP2000程序中, 仿真杆件局部非线性行为的方式为采用非线性元素 (简称Nllink Element) , 其中包含了阻尼 (Damper) 、隔震器 (Isolator) 、塑性元素 (Plastic) 、开裂的纯压构件 (Gap) 与开裂的纯拉构件 (Hook) 等, 而这些非线性元素之行为仿真都是由线性弹簧之基本理论推导而来。

由许多实际地震结构物损伤案例得知, 多层混凝土结构多自梁柱接头部分开始损坏, 而从材料力学与结构力学之理论得知, 受地震力影响之楼房结构, 以梁柱接头部分所承受之弯矩为最大, 为首先破坏之主因。为进一步仿真结构物达屈服后, 较真实之非线性行为, 本研究分别于梁柱杆件二端以具回滞特性之元素来进行仿真。因本文采用有限元素分析软件SAP2000作为辅助工具进行研究, 在模拟过程中除用Ritz Vector Method进行模态分析以了解其基本周期外, 主要是利用逐步直接积分之方式, 进行非线性动力分析, 目的为了解楼房结构之杆件消能过程, 进而得知其受损状况及耐震能力。大部分之建筑结构动态反应分析中, 不同来源之阻尼, 均以迟滞阻尼比来表示。此时, 迟滞阻尼是用等值阻尼比来考虑, 但通常若变形较大将导致较大之误差;在较细部的分析, 迟滞阻尼经常以考虑非弹性回复力的特性用劲度来反应, 即透过非弹性分析。在高楼分析中, 钢构件之迟滞阻尼比可取约2%来做计算。建立多层厂房结构非线性模型来进行地震时程反应分析, 藉助SAP2000作为辅助分析工具, 故上段说明在SAP2000程序中, 结构物分析模型的非线性行为仿真方式。为了了解杆件非线性之反应过程, 本研究使用非线性动力时程分析来观察杆件之消能现象。此分析法是在结构物上加载与时间相关之作用, 如地震力。并逐步求解每个时间点之动态反应反应。

本文将用SAP2000建立一个实际的厂房模型, 进行非线性动力时程分析和非线性侧推分析, 进而得知高科技厂房在地震力的作用下的非线性行为, 并利用分析后所得到数据和所定义的损伤程度, 经由统计学的方法, 最后得到结构物的易损性曲线。

3 多层厂房模型和分析结果

分析采用的多层厂房模型如图1。分析选取10条地震波, 其性质见表1。

易损性曲线的建立需要定义损伤程度的界限值, 本文所采用的损伤为层间相对转角, 其值由非线性静力分析曲线、规范HAZUS[4]与SEAOC的规定所得到, 其值整理如表2。分析结果如图2所示。

由Pushover分析所得之易损性曲线, 在Sa=0.4g时, 损伤率小于7.23%, 属于轻度损伤;在Sa=0.6g时, 损伤率大于7.23%小于19.5%, 属于中度损坏;在Sa=1.2g时, 损伤率为56.9%, 大于50%, 此时属于严重损坏;而在Sa=3g时, 已非常接近倒塌的状态。最后比较Pushover分析所定义的损坏度界限值与规范定义的损坏度界限值绘出的易损线彼此之间的差异, 如图2所示。由图可看出, 由于规范所订的损伤度界限值较高, 故其易损性曲线会有低估的情形, 其中HAZUS所定义的界限值所绘出的易损性曲线期趋势与Pushover分析较为相近。

由此可知, 规范所定义之损伤度界限值可能无法完全符合厂房的实际损伤情形, 故需进一步做详细的实验与软件分析得到真正符合多层厂房损坏程度的界限值。

4 结论

(1) 在本研究中由Pushover分析定义之界限值所绘出之易损性曲线可用来评估位于多层厂房在不同强度地震力的影响下, 发生损失的程度, 而在与灾害风险评估规范HAZUS与耐震性能规范SEAOC所定义的界限值所绘出的易损性曲线进行比较后, 可看出由规范定义之界限值其绘出的易损性曲线较为低估。

(2) 在将Interstory Drift Ratio换算成结构物损伤率 (Damage Ratio) 时, 如果用线性内插会有在低Sa被高估, 而高Sa被低估的情形发生, 故在计算结构物易损性曲线前, 需将损伤界限值经由对数常态分布公式绘出后, 再利用期望值的概念计算出Interstory Drift Ratio与Damage Ratio的关系图, 较为符合实际情况。

5 建议

(1) 本研究所分析的厂房模型为二维模型, 仅考虑厂房较弱的方向, 且并未加入阻尼器, 故未来可以建立三维的分析模型并加入阻尼器, 使分析的结果更准确也更符合实际情况。

(2) 本研究主要探讨厂房的外部结构在地震力作用下的损坏程度, 但厂房的设备昂贵, 甚至为厂房受灾害损失的主要来源, 故将来可在决定厂房的易损性时, 加入地震所带来的震动对于厂房内部设备损伤程度的影响。

(3) HAZUS与SEAOC所定义损伤界限值, 可能不够完善, 希望藉由非线性静力分析与非线性动力分析加以研究, 找出真正符合多层厂房结构的损伤度界限值。

参考文献

[1]吕大刚, 王光远.基于可靠度和灵敏度的结构局部地震易损性分析.自然灾害学报, 15 (4)

[2]张令心, 江近仁, 刘洁平.多层住宅砖房的地震易损性分析.地震工程与工程振动, 22 (1)

[3]朱健, 谭平, 周福霖, 基于位移的钢筋混凝土结构单层厂房易损性分析.振动与冲击, 29 (1)

灾难易损性分析报告 篇3

(1．广州大学减震控制与结构安全国家重点实验室(培育)， 广东 广州 510405； 2．广西交通科学研究院， 广西 南宁 530007)

引 言

近30年，世界上发生了多次特别严重的地震灾害，例如1994年美国Northridge地震，1995年日本Kobe地震，1999年台湾集集地震和2008年中国汶川大地震。这些地震所造成的灾难性破坏对结构抗震设计理论产生了巨大的影响[1]，也加速了地震灾害预测的相关研究。地震灾害预测包括地震危险性分析、地震易损性分析、地震灾害损失估计及可接受的灾害风险水平四个方面[2]，地震易损性是指结构在不同强度地震作用下发生某种破坏的可能性。桥梁结构是地震发生区域生命线工程的控制点，其损坏所造成的直接损失巨大，而其损坏所导致的交通网络中断给抗震救灾和灾后重建工作所造成的间接损失往往是无法弥补的。简支梁桥及先简支后连续梁桥是公路网中分布最为广泛的桥型，如何对此类桥梁进行地震易损性分析对于减少地震的直接损失和路网中断所带来的次生灾害具有重要的意义，也是对地震灾害经济损失估计的基础和依据。

地震易损性分析最常用的表达方式有易损性曲线及损伤概率矩阵两种，最早可以追溯到上世纪30年代的美国建立地震保险业所进行的基础研究[3]。经过数十年的发展，在工业及民用建筑结构方面的研究较多，并开始逐渐向细节深入。Ghiocel等对美国东部地区的核电站进行了地震易损性分析并考虑了土-结构相互作用[4]；Ellingwood等在建筑结构易损性和风险分析方面的研究比较深入[5，6]，并发展了基于可靠度的概率设计方面的理论，并且还研究了基于易损性分析的项目后评价体系；中国的吕大刚等提出了结构整体地震易损性的概念[7～9]，采用基于可靠度和性能的结构整体易损性方法对实体结构进行了分析，并针对结构的整体性和局部构件提出了简化的易损性分析方法。在桥梁工程方面的关于易损性的研究才刚起步，Shinozuka通过时程分析法和ATC-40(1996)提出的能力谱方法分析了10座桥梁，并对两种方法得到的易损性曲线进行对比分析[10]；H Hwang以美国602-11标准桥型为例[11]，给出了一种钢筋混凝土简支梁桥地震易损性分析方法。

目前这类中小跨径梁式桥在中国公路网及跨江、跨海长大桥梁的引桥中应用极为普遍，而针对这类结构的地震易损性分析研究非常少。鉴于此类桥梁结构应用的普遍性和重要性，本文对此类桥梁的抗震性能进行了探讨，提出了这类桥梁的地震易损性分析方法，定义了桥梁的5种性能水平，提出了桥墩4种损伤极限状态界定准则,对此类桥梁进行地震易损性分析，探讨了该类桥梁的失效模式和损伤概率，为公路路网抗震能力分析和应急预案的制定提供了理论依据。

1 桥梁结构易损性分析方法

地震易损性可以定义为结构或构件在某一给定强度的地面运动作用下所能达到或超越特定损伤水平的可能性，因此，可以用式(1)表示。其中，Pf为构件超越给定损伤水平的概率，Sd为结构的需求，Sc为结构的抗力。在桥梁结构易损性分析中，主要存在结构尺寸、主梁间隙尺寸、材料性能参数、支座系统性能参数、地震动等5项不确定性[12]，采用拉丁超立方抽样(LHS)的方法相对于常用的蒙特卡洛方法具有更高的效率[13]，能显著减少易损性分析中的计算量。易损性分析流程图如图1所示。

(1)

图1 结构易损性分析流程图

2 桥梁结构抗震性能水平的定义

2.1 几点假定

常用的简支梁桥及先简支后连续梁桥通常由上部构造、支座体系、盖梁、墩柱和基础几部分组成。承受重力和使用荷载的上部结构通常被设计成抗震体系中一个较强的环节，在地震期间基本保持弹性[14]；盖梁和基础往往按照能力保护构件进行设计。因此，在地震期间桥墩及支座系统最容易遭到破坏，可以将整个桥梁的地震损伤问题归结为桥墩及支座系统的损伤。为简化桥梁易损性分析过程，做出两点假定：a.结构建模时暂不考虑桥梁基础与地基的相互作用问题;b.对于中、小跨径桥梁，暂不考虑地震波多点输入。

2.2 桥梁结构抗震性能水平的定义

相对于建筑结构以生命安全作为主要的性能指标，桥梁结构在地震期间的损伤对桥上人员的损失要远远小于桥梁使用功能丧失对整个地震区域所造成的间接损失。2008年新颁布的《公路桥梁抗震设计细则》采用“两水平设防，两阶段设计”，其对设防目标的描述也是以桥梁的使用功能为主体。对于桥梁性态目标的设置不但需要有效的减轻对桥梁本身的地震破坏和经济损失，更为重要的是如何保障桥梁在地震作用下的使用功能。参照国内外最为普遍的结构破坏等级划分模式，将桥梁结构在地震作用下的反应描述为基本完好、轻微损坏、中等损坏、严重损坏和接近倒塌5个类型，其对应的性态目标描述如表1所示。

表1 桥梁性能水平分级及描述

3 桥梁系统定义

3.1 典型梁式桥的常规设计布局

根据交通部《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004)，新建桥梁均应采用标准跨径，常用的跨径有13，16，20 m，之后按5 m递增直至50 m。分析模型选用了7跨30 m先简支后连续预应力混凝土T型梁桥作为代表性桥梁结构，有限元分析模型如图2所示。桥梁宽度12 m，单跨桥梁由6片T型梁组成，单梁宽2 m，高2 m，质量85 t。桥梁下部构造为典型的框架式桥墩形式，由支座系统、盖梁和墩柱组成。桥台部分采用GYZF4450×86 mm型圆形四氟滑板式橡胶支座，桥墩部分采用GYZ450×99型圆形板式橡胶支座。圆柱式桥墩，由上至下依次为1.5和1.8 m两种直径， 1和6号墩柱高14 m，2和3号墩柱高22 m，4和5号墩柱高18 m。

参照交通部《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62-2004)及公路网中常用的桥墩钢筋配置形式，1.5 m墩柱配置38根25 mmHRB335钢筋，配筋率为1.06%，1.8 m墩柱配置38根28 mmHRB335钢筋，配筋率为0.92%；箍筋采用10 mmHPB235钢筋，螺旋配置，间距为200 mm，在墩柱顶、底塑性铰区域加密为100 mm间距。桥梁荷载仅考虑结构自重及公路-I级汽车荷载，不考虑风荷载、汽车制动力等其他活荷载。

3.2 分析模型的材料特性

桥梁本身的不确定性主要考虑其所用材料的不确定性，对于桥墩墩柱，材料主要有混凝土和钢筋两种。根据《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)对2008至2010年的统计结果，钢筋和混凝土均符合正态分布规律，其中C30混凝土强度的变异系数为17.2%，HPB235及HRB335钢筋的强度变异系数分别为8.95%和7.43%。采用拉丁超立方抽样方法将材料强度变量分为等概率的16个区间，每个区间的重心值作为这个区间强度变量代表值，将三种材料的强度代表值随机排列形成如表2的材料强度样本组合表。

3.3 易损性分析的地震动输入

结构时程分析中地震动输入对其结果的影响比较大，而地震波存在较强烈的不确定性。本文以美国太平洋地震研究中心(PEER)所提供的地震波数据库为基础，选择多条震级为6～8级实际地震动记录。由于谱加速度Sa的离散性小于PGA的离散性[11]，将所有地震波转换为反应谱，以谱峰值平台作为调整区间，在特征周期0.4 s处将所有地震波的谱加速度调整为1.0g，计算所有地震波在桥梁自振周期处的谱加速度平均值Sat，以不大于Sat正负30%作为筛选条件，剔除谱值过大或过小的地震波，筛选出10条天然地震动(见表3)，其断层距离在9.06～36.30 km之间，原始峰值加速度为0.084至0.417 m/s2。为便于比较计算，将地震波的的谱加速度按比例调整为0.15g至1.50g，按0.15g递增，再与16组结构样本组合共形成1 600个结构地震动计算样本。

3.4 桥梁支座系统的定义

梁式桥的主要质量分布在上部构造中，其与下部构造的连接通过支座系统实现。盖梁顶常用普通板式橡胶支座作为竖向承力构件，采用抗震销作为水平限位构件。以GYZ450x99型圆形板式橡胶支座为例，其竖向承载能力为1 936 kN，水平向容许位移为33 mm， 极限位移为71 mm。抗震销采用R235粗钢筋制成，上下插入盖梁和主梁梁体。抗震销与梁体间有间隙，在梁体与盖梁相对变形较小时，不限制支座变形，在变形较大时起限位器的作用。由于抗震销的变形小，可以模拟为刚性的弹簧，其顺桥向刚度计算如下式所示

图2 典型桥梁结构有限元分析模型

表2 结构材料强度样本组合表 (MPa)

表3 地震动输入记录

(2)

式中h为抗震销在盖梁顶至T梁底插入点的长度。E为弹性模量，I为惯性矩。

其容许抗剪力计算如下式所示

[Q]=[τ]A

(3)

式中 [τ]为粗钢筋的容许剪应力，A为粗钢筋的截面面积。

普通板式橡胶支座在满足竖向承载能力要求的情况下其水平容许位移较小，难以满足稍大等级地震的需求，而支座损坏后易于更换，可将其视为易损构件，由此建立两个不同边界条件的模型。模型1为小变形状态下，支座与抗震销共同作用，当主梁与抗震销的碰撞力超过其容许剪力时，抗震销与支座共同失效。采用模型2模拟支座系统失效后的状态，上部结构水平力通过主梁与盖梁的摩擦来传递。两个模型的更替以主梁与抗震销的碰撞力作为判断指标，在分析计算中对结构进行判断。图3～5分别为支座及抗震销的单元模型图。

图3 板式支座线性模型

图4 滑动支座恢复力模型

图5 抗震销间隙单元模型

4 桥墩损伤水平的量化

对桥墩损伤水平进行量化是进行桥梁易损性分析重要的基础工作。在地震破坏量化模型的研究方面，Park-Ang模型能够同时考虑构件的最大变形和累积滞变耗能又经过实际地震记录的校正[15]，因而实际应用最为广泛。而在桥墩弯曲型破坏判别准则方面以Hwang提出的相对位移延性比准则引用最多[11]。Hwang准则以桥墩保护层混凝土剥落作为桥墩严重损伤界定值，推荐采用混凝土压应变ε=0.004时的桥墩位移延性比。日本钢结构协会(JSSC)在对桥墩的研究中提出了构件完整度校核方法[16]，按照构件混凝土压应变的发展使用了3个校核指标，分别是0.002,0.004,0.011，作为轻微损坏、中等损坏和严重损坏的界限值。

图6 弹塑性纤维墩柱模型

普通钢筋混凝土墩柱均采用纵向主钢筋配置螺旋箍筋的构造，可以将墩柱混凝土分为保护层混凝土和约束混凝土两部分，约束混凝土的极限应变一般表达为非约束混凝土的应变与约束材料所提供的应变增加值[17]。针对普通梁式桥桥墩的特点，按照表2中16种墩柱材料样本，对1.5和1.8 m直径墩柱共建立32个纤维分析模型，如图6所示。分析时，以墩柱圆心做同心圆进行纤维划分，钢筋采用Park模型、混凝土采用mander模型进行模拟。整个模型服从平截面假定，不考虑钢筋与混凝土滑移。

表4 不同损伤状态下墩柱曲率

表4为16组不同材料组合样本在墩柱不同损伤状态下的曲率平均值及变异系数，变形比率为每种状态曲率与极限曲率的比值。按照Hwang提出的以表层混凝土损坏(ε=0.004)作为墩柱严重损坏的界定值，墩柱严重损坏时其变形量不超过极限值的20%，墩柱的延性耗能能力受到较大限制，对墩柱的损伤估计显得过于保守。

结合上述文献的研究及本文对墩柱的纤维模型分析结果，以主筋首次屈服作为轻微损坏的界定值，以墩柱表层混凝土损坏作为中等损坏的界定值，以约束混凝土的损坏作为严重损坏的界定值，采用混凝土压应变0.005和0.011所对应的墩柱屈服曲率作为桥梁中等破坏和严重破坏的判定值，其破坏极限状态关系如图7所示，图中Ⅰ～Ⅴ的损伤状态与表1中桥梁性能水平分级相对应。图8为1.8 m直径墩柱按样本15材料组合的约束混凝土应力-应变曲线，在混凝土压应变为0.005和0.011时，其应力均处于上升段，尚未超过最大压应力。按照这个量化指标，在桥梁轻微损坏时，桥墩的变形比率小于10%，中等损坏时变形比率小于25%，严重损坏时变形比率小于50%，既充分发挥了墩柱的延性耗能性能，其安全度亦在可控范围内。

图7 桥墩弯曲破坏极限状态关系图

图8 约束混凝土应-力应变曲线

5 桥梁易损性分析

5.1 易损性曲线

从公式(1)对易损性的定义可以看出，易损性曲线就是描述结构需求超越结构抗力的概率曲线。如图3所示，桥梁结构共有5种性能水平，4个性能判定指标，分别用ScⅠ，ScⅡ，ScⅢ，ScⅣ表示。根据已有的研究成果，假设桥梁构件的地震需求Sd和构件的抗力Sc均服从对数正态分布[7,11]，得出桥墩的易损性方程如下

(i=Ⅰ-Ⅳ)

(4)

图9 桥梁结构地震易损性曲线

图9以1号和2号桥墩为例给出了易损性曲线图。从图中可以看出，不同的桥墩其易损性差异很大，1号桥墩进入中等损坏状态时，2号桥墩仅为轻微损坏，1号桥墩进入严重损坏状态时，2号桥墩仅为中等损坏。在给定Sa为1.5g时，1号桥墩发生倒塌的概率接近75%，而2号桥墩则仅有近25%的倒塌概率。结构易损性曲线可以很明确显示桥梁构件的薄弱环节和结构的性能水平，从而给地震灾害预测和结构加固预案提供指导。

图10 桥梁结构失效模式与易损性关系图

5.2 桥梁失效模式

多跨长联是公路网中大量使用的梁式桥的结构特点，桥墩刚度的差异使得桥梁在同一地震波作用下各跨的反应并不一致。汶川地震中几座典型桥梁的破坏实例说明桥梁在单跨或其中几跨的倒塌则宣布整座桥梁使用功能的终止。因此有必要对梁桥的失效模式进行研究，避免桥梁因局部破坏而导致的整体功能受损。结构易损性曲线可以直观地说明结构在不同强度地震作用下损伤的超越概率，通过不同构件易损性曲线的对比，能够方便的得到桥墩的损伤顺序和失效路径。

图10(a)和(b)分别表示了1号桥墩与4号桥墩及2号桥墩与4号桥墩易损性曲线的对比。以反应谱加速度0.6g为例，1号桥墩出现轻微损坏的超越概率是98.1%，出现中等损坏的超越概率是61.6%；4号桥墩出现轻微损坏的超越概率是94.7%，出现中等损坏的超越概率是44.2%；2号桥墩出现轻微损坏的超越概率是67.6%，出现中等损坏的超越概率是22.1%。数据对比说明，桥梁的损坏顺序为1号墩、4号墩、2号墩，其薄弱环节在1号、4号桥墩。需对这两桥墩进行加固处理，使其最终达到2号桥墩的抗震能力，则桥梁整体抗倒塌能力可以提高53%。

6 结 论

为评估公路桥梁的抗震能力，本文以中国广泛使用标准跨径梁式桥作为研究对象，系统地探讨了这类桥梁的性能指标、各种损伤状态的界定值，介绍了桥梁地震易损性分析方法，并对桥梁的失效模式进行了初步研究，得到了以下结论：

(1)桥梁作为一种重要的公共建筑，对其性能的描述应以维持其使用功能及修复的可能性作为主要目标，将其性能状态划分为5个分区，并给专业描述，是桥梁的抗震能力评估的基础。

(2)对于依靠桥墩延性耗能作为主要抗震设计理念的梁桥来说，对其破坏状态的界定可以采用主筋首次屈服、表层混凝土剥落和约束混凝土的破坏作为界定准则，以此来作为结构损坏和易损性的评判标准。

(3)典型梁桥的地震易损性分析结果可以给出桥梁在地震作用的发生各种类别损伤的概率，根据部分桥梁的分析结果可以推广至同一区域其他同类桥梁结构，从而形成区域桥梁易损性分析矩阵，有利于区域公路路网抗震能力分析和应急预案的制定。

(4)普通梁式桥标准化施工和标准化设计的特点使其在支座系统、墩柱直径、配筋率、配箍率等一系列结构构造一致，而地形和地质情况的差异导致桥梁各个墩柱抗震能力的差异。地震易损性曲线可以直观地反映不同墩柱在地震作用下的破坏程度，从而方便地得到桥墩破坏顺序和失效模式，发现桥梁的薄弱环节，为桥梁抗震加固提供依据。

参考文献：

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灾难易损性分析报告 篇4

某型无人机的易损性评估和减缩设计

无人机在现代战争中扮演着越来越重要的角色,其易损性问题也成为无人机设计中必须考虑的.关键问题之一.利用Patran建立了某型无人机的易损性模型;并用飞机易损性仿真评估系统对该模型的易损性进行了计算;进而提出了易损性减缩设计方案;通过再次计算可知该设计方案可明显降低其易损性.

作 者：高玉伟 韩庆 裴扬 GAO Yu-wei HAN Qing PEI Yang 作者单位：西北工业大学,航空学院,陕西,西安,710072刊 名：航空计算技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL COMPUTING TECHNIQUE年，卷(期)：37(3)分类号：V279关键词：无人机 易损性评估 减缩设计

灾难捐款倡议书|灾难捐款倡议书 篇5

有难，八方支援”的传统美德，伸出我们的友谊之手、援助之手，向灾区人民捐款。

洪水无情人有情，献出你的点滴之爱，让爱在大水冲刷后的废墟上重新建起温暖的家园。

捐款时间：今天下午第一节课开始

捐款地点：大操场东门处

校教育工会

少先大队部

新余市雷电灾害易损性分析及区划 篇6

1 资料来源与统计

1.1 年平均雷暴日

年平均雷暴日资料来源于新余市气象站地面气象观测资料。

1.2 雷电灾害数据

雷电灾害资料由新余市气象局法规科提供, 资料年限为2009-2014年。

1.3 行政面积、人口等信息

新余市各区、县的行政面积统计数据、人口资源等来自《渝水区2014年国民经济和社会发展公报》、《分宜县2014年国民经济和社会发展统计公报》等信息。

2 新余市雷灾背景分析

2.1 地理位置

新余市位于江西省中部偏西, 浙赣铁路西段。全境东西最长处101.9km, 南北最宽处65km, 全市总面积3178km2。南北高, 中间低平, 袁河横贯其间, 东部敞开。地貌基本形态有低山、高丘陵、低丘陵、岗地、阶地、平原6种类型。地貌成因类型有侵蚀构造地形、侵蚀剥蚀地形、溶蚀侵蚀地形和堆积地形。

2.2 气候特点

新余属亚热带湿润气候, 气候温和湿润, 日照充足, 四季分明。年平均气温17.9℃, 最冷月 (1月) 平均气温5.7℃, 极端最低气温-8.2℃, 年平均降水量1591.0mm, 年平均无霜期279天, ≥10℃积温多年平均值5 628.7℃。

2.3 人文环境

2014年, 我市人口增长处于较低水平。根据人口变动情况抽样调查统计, 年末常住人口116.08万人, 比上年末增长0.4%。65岁及以上老年人口10.37万人, 占总人口的比重为8.93%。全年出生人口15034人, 出生率12.98‰;死亡人口7 065人, 死亡率6.10‰;自然增长率6.88‰, 比上年上升0.14个千分点。

2.4 新余市雷电灾害情况

新余最多年雷暴日数为77天, 最少年雷暴日数为34天。2011年7月18日21时40分, 新余力上果园宿舍楼遭受雷击, 击坏有线电视一台, 直接经济损失0.3万元, 间接经济损失0.6万元。2011年8月9日13时20分, 中国港湾新余廖家梁场遭受雷击, 击坏交换机5台, 变电器1台, 直接损失1.2万元, 间接损失2.5万元。2012年7月15日8点50分, 新余市水西镇施家村委付家村小组一村民在田埂上劳作时遭遇雷击死亡。2012年7月18日, 新余市水西镇张家村委一村民雷击死亡。2013年3月, 新余市渝水区良山镇沙汾王府村1号井遭受雷击, 击坏电脑1台、空压井1台、避雷器1个, 直接经济损失0.6万元, 间接经济损失2万元。2013年5月14日16时30分, 新余市人和乡览溪村三村民在田间耕种休息时遭雷击, 一人死亡、一人重伤、一人轻伤。2013年5月29日15时, 新余市水北镇水港村委圳上村小组一村民在田间劳作时遭雷击, 双腿烧掉。2014年3月19日晚21:00时, 新余市第三中学井遭受雷击, 击坏10台电脑、1个交换机、一个路由器、一台电视、一个监控器、一个显示屏, 直接经济损失2万元, 间接经济损失2万元。2014年7月13日下午14:30左右, 罗坟镇龚塘村委龚塘村一村民在田里收割早稻时, 遭雷击身亡。

3 新余市雷电灾害易损性分析

3.1 新余市雷电灾害易损性评价指标

3.1.1 雷击密度D

雷击密度指区域面积所发生的雷击大地的年平均次数[7], 单位为次/km2·a, 反映区域雷暴活动的自然规律。

Td为年平均雷暴日, 根据气象台站的观测资料可以确定, 采用新余市2个县 (区) 气象台站自建站以来至2014年的年平均雷暴日。

3.1.2 雷电灾害频数P

雷电灾害频数指区域内每年发生雷电灾害的次数, 表示区域雷电灾害发生频率和次数高低。能反映过去一段时间内各县区雷电灾害情况, 是进行承灾体易损性分析的一项重要指标。

式中:N为统计样本内发生雷电灾害的总次数, 单位:次, n为统计样本时间, 单位:年。雷电灾害由新余市气象局法规科提供, 资料年限为2009-2014年。

3.1.3 经济易损指标E

经济易损指标表示区域内发生雷电灾害时单位面积上的直接经济损失。该指标不仅反映区域单位面积的经济损失情况, 还反映各地区防御雷电灾害的能力。

式中:Ds为统计年限内区域雷电灾害造成的经济损失, 单位:万元。S为各县区的行政面积。单位:100km2。

3.1.4 生命易损指标P

生命易损指标是指区域因雷电灾害导致的单位面积上的生命受到危害的人口。该指标反映了区域生命对灾害的敏感性。

式中:L为各县区常住人口, 单位:万人。S为各县区的行政面积, 单位:100km2。

3.2 新余市雷电灾害易损性分析

为了更好地指导新余的雷电防御工作, 利用气象观测资料和雷电灾害数据, 将年平均雷暴日、雷电灾害总次数、雷灾造成的经济损失等数据代入上述公式, 计算出新余市各县区的雷击密度、雷灾频数、经济易损性指标、生命易损指标值, 新余市各县区雷电灾害易损性分析指标见表1。

4 新余市雷电灾害综合易损性评估

对雷电灾害易损性分析指标进行等级划分。划分方法为:将表1中雷击密度、雷灾频数、经济易损性指标、生命易损指标的计算值进行换算, 换算为占该类型指标总值的百分比, 采用对称不等分间隔的5级分割法, 将雷电灾害易损性指标划分为高、较高、中等、较低、低5个等级。赋予雷电灾害易损性评价指标如下定值:雷电灾害易损性评估指标极高赋予定值1.0, 雷电灾害易损性评估指标较高赋予定值0.8, 雷电灾害易损性评估指标中等赋予定值0.6, 雷电灾害易损性评估指标较低赋予定值0.4, 雷电灾害易损性评估指标低赋予定值0.2.新余市雷电灾害易损性指标等级标准如表2所示。

将表1中的雷灾易损性指标值按照表2的等级标准进行划分, 例如渝水区的经济易损指标为0.40万元/100km2, 则其经济易损指标的取值为0.8。将雷击密度、雷灾频数、经济易损指标、生命易损指标等指标的等级值累加, 得到新余市雷电灾害综合易损性评估值 (表3) :

5 新余市雷电灾害综合易损度区划

根据表3中的雷电灾害综合易损度的评估结果, 同样采用5级分区法将新余市分为雷电灾害低易损区、较低易损区、中等易损区、较高易损区和高易损区5个不同的易损度区域。雷电灾害综合易损性等级划分标准为:雷电灾害综合易损度低易损区为0~0.50, 雷电灾害综合易损度较低易损区为0.51~0.60, 雷电灾害综合易损度中等易损区为0.61~0.70, 雷电灾害综合易损度较高易损区为0.71~0.80, 雷电灾害综合易损度高易损区为0.81~1.00, 得出新余市雷灾综合易损度区划 (表4) 。

从表4可以看出:渝水区是高易损区, 高新区是较高易损区, 分宜县为中等易损区, 仙女湖区为较低易损区, 高铁新区是低易损区。

使用GIS软件, 根据新余市雷电灾害综合易损性指标等雷电灾害要素, 绘制相应的易损性区划图 (图1) 。

6 结论

6.1 雷电灾害的发生及其造成的损失不仅与雷电活动规律密切相关, 也与该地区自然条件、人文环境密切相关。

6.2 新余市雷电灾害综合评估结果表明:

渝水区属于雷灾高易损区;高新区为雷灾较高易损区;分宜县为雷灾中等易损区;仙女湖区是雷灾较低易损区, 高铁新区为雷灾低易损区。

参考文献

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灾难易损性分析报告 篇7

索梁锚固结构的作用是将集中作用于其上的巨大拉索索力可靠顺畅地传递给主梁截面。设计时应当使力线流畅,防止出现过大的应力集中,否则在长期的动、静载作用下,可能发生疲劳或强度破坏。因此,作为斜拉桥的关键部位,索梁锚固结构的可靠与否直接关系到整座大桥的安全[1]。

目前,大跨度钢斜拉桥常见的索梁锚固形式主要有以下四种[2]:1)耳板式(销铰式)连接;2)锚管式连接;3)锚拉板连接;4)锚箱式连接。

2锚箱式索梁锚固区构造

苏通大桥的索梁锚固结构如图1所示。钢锚箱主要由锚箱顶板N1、锚箱底板N2、带圆孔的承压板N3、锚垫板N7、锚箱腹板N4和锚箱加劲肋N5(N5')构成。整个锚箱通过锚箱顶、底板以及承压板与主梁外腹板间的焊缝焊接在外腹板上。拉索穿过承压板上的圆孔锚固在锚垫板上。拉索将索力由锚垫板传递给承压板,然后索力通过锚箱顶、底板以及承压板与外腹板间的三条焊缝以剪力的形式传递到钢箱梁外腹板上,进而通过横箱梁顶、底板和横隔板分散到整个箱梁截面上。

承压板在巨大索力的作用下会受弯挠曲,引起锚箱顶、底板向外鼓出变形,因此需在两板之间设置锚箱腹板N4形成框架结构,并在锚箱顶、底板外侧设置锚箱加劲肋N5(N5')来限制这种变形(注:本文中锚箱顶板N1、底板N2、承压板N3以及锚箱腹板N4构成箱形结构,这些板件面向拉索的一侧规定为内侧,背离拉索的为外侧)。

3有限元模型建立

3.1锚固区局部模型

本文采用中跨成桥恒载索力最大的J34号索,取锚固区以及附近的箱梁节段(16.0 m)为研究对象,拉索倾斜角20.284°,按照实际尺寸建立有限元模型。研究节段模型如图2所示。

3.2混合有限元模型

传统的节段模型一般不考虑钢箱梁节段的位移边界条件以及力边界条件[3],所以本文为了相对精确地模拟箱梁节段模型的边界条件和受力状态,将锚固区局部模型与全桥模型进行耦合,在连接处以主梁梁单元节点为主节点与钢箱梁节段两端截面所有节点进行自由度耦合。模型中,J34号索钢锚箱及锚固区前后16 m箱梁节段用壳单元Shell63模拟,桥梁其他梁段、索塔、桥墩等采用梁单元Beam4模拟,斜拉索用Link10模拟,混合模型局部如图3所示。

4索梁锚固区易损性分析

4.1板件基本参数

板件基本参数见表1。

4.2总体应力分析

混合模型计算得到苏通大桥J34号索索力为5 545 k N,索梁锚固区索力作用下的应力云图见图4。由图4可知:1)J34号索索梁锚固区von Mises应力最大值为172 MPa,各处的应力均小于许用应力。2)等效应力在承压板和外腹板的交界处较大,并向两侧衰减。

4.3钢锚箱顶板N1应力分析

钢锚箱顶板N1在索力作用下von Mises应力云图如图5所示。

由图5可知:1)钢锚箱顶板von Mises应力最大值123 MPa,大部分区域应力较小,在13.8 MPa~81.8 MPa之间,远小于材料的许用应力。2)应力最大值出现在锚箱顶板与主梁外腹板焊缝的顶端位置。3)锚箱顶板内侧与承压板交界处也发生了应力集中,这是因为承压板在索力作用下发生弯曲,与锚箱顶板内侧发生挤压。应力沿着拉索方向迅速衰减。

4.4钢锚箱底板N2应力分析

钢锚箱底板N2在索力作用下von Mises应力云图如图6所示。

由图6可知:1)钢锚箱底板von Mises应力最大值为113 MPa,大部分区域应力较小,在12.6 MPa~75.2 MPa之间,远小于材料的许用应力。2)应力最大值出现在锚箱底板内侧与承压板交界处。应力沿着拉索方向迅速衰减。3)锚箱底板与主梁外腹板焊缝的顶端区域也发生了应力集中现象。

4.5承压板N3应力分析

承压板N3在索力作用下von Mises应力云图如图7所示。

由图7可知:1)承压板von Mises应力最大值为152 MPa。内外侧应力均以承压板对称轴为轴对称分布。2)在承压板外侧,应力集中发生在承压板与主梁外腹板焊缝中部位置,其他三条边附近应力较小。3)在承压板内侧,应力集中也发生在承压板与主梁外腹板焊缝中部位置,其他三条边附近应力较小,在索孔附近应力又有所增加。

4.6钢锚箱腹板N4应力分析

钢锚箱腹板N4在索力作用下von Mises应力云图如图8所示。

由图8可知:1)钢锚箱腹板von Mises应力最大值为172 MPa,大部分区域应力较小,在19.5 MPa~115 MPa之间,远小于材料的许用应力。2)近主梁外腹板的锚箱腹板应力小于远离主梁的锚箱腹板应力,这是由于它靠近锚箱顶板、底板及承压板与主梁外腹板间的焊缝,所以它不需要过多的参与受力。3)近主梁外腹板的锚箱腹板最大应力值为140 MPa,位于其内侧与承压板交界处。应力沿着拉索方向迅速衰减。4)远离主梁外腹板的锚箱腹板绝大部分区域应力水平很低,小于39 MPa,其内侧与承压板交界处也存在轻微的应力集中现象,但是在过焊孔处应力集中明显,应力最高水平达到172 MPa。

5结语

1)索力主要通过锚箱顶板、锚箱底板以及承压板与主梁腹板间的焊缝以剪力的形式传递给整个主梁截面。2)在5 545 k N索力的作用下,索梁锚固区的von Mises应力最大值为172 MPa,出现在锚箱腹板与承压板焊缝的端点区域。3)锚箱顶板、底板与主梁外腹板的焊缝顶部区域、承压板与主梁外腹板的焊缝中部均产生了明显的应力集中现象。4)索梁锚固区其他区域应力水平较小,应力值均小于材料的许用应力。

参考文献

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