地震中线性与非线性系统结构碰撞的概率风险分析＊

徐文杰 编译

（中国地震局工程力学研究所，哈尔滨 150080）

2014年2月 《Earthquake Engineering and Engineering Dynamics》出版文章 《地震中线性与非线性系统结构碰撞的概率风险分析》，地震引起的结构碰撞对高密度人口城市中的建筑物和其他应用性构筑物，如大跨度桥梁中的相邻桥台，是一种极大的风险。当地震发生时，建筑结构间发生碰撞，导致重大灾害的发生，如1985年墨西哥地震和1995年日本神户地震，造成了巨大损失。1964年，阿拉斯加的威廉王子海峡，地震发生时，桥台跌入河中，相邻桥台发生了相对位移产生了碰撞，造成了大范围的破坏。虽然在结构碰撞方面已有了大量的研究，本文着重于结构出现碰撞的可能性的参数的概率研究，同时对碰撞导致所涉结构位移增大的可能性进行了量化。附加矩阵也可用于确定最小间隙比（GR）（表示为与结构谱位移有关），以避免碰撞或尽量减小结构性碰撞造成的位移幅值的增大。该参数研究还包括结构非线性的影响（如在碰撞下的复原系数）及支柱非弹性的影响。

结果表明，随着间隙比的降低和结构周期差异的增大，结构间的碰撞概率增大。因碰撞而导致位移增大的风险也是如此。恢复系数的增大导致位移响应增大的风险加大。相对来说，发生过碰撞的结构，非线性支柱使碰撞发生的概率和位移响应增大的风险降低。研究结果同时表明，因结构碰撞导致的位移响应增大的可能性在较小的GR值情形，与间隙比无关。GR值超过一定值时，碰撞越轻，位移增大的概率越小。最后，通过评价一组超过间隙比设计限的碰撞下位移显著增大的风险，提出了一个概率设计矩阵。总体而言，本文研究采用了简化的、两自由度结构模型，但提出了一种参数研究，以探索建筑物碰撞的概率风险分析和建筑物响应的相关影响，重点供结构的设计和改造使用。