学术前沿|土木工程多灾害问题-郭安薪&吕大刚教授

日期：20160317

郭安薪教授-桥梁长周期遇到多灾害问题

Outline

桥梁结构服役环境复杂，在长周期遇到多灾害问题：

• seismic
• seismic + corrosion
• tsunami + earthquake
• hurricane
• wind + wave

Background

两类典型的多灾害问题：

• sequential，顺序发生，典型为地震多灾害
  • EQ + Tsunami
  • EQ + fire
  • EQ + fire + explosion
  • EQ + corrosion
• simultaneausly，同时发生，典型为风多灾害
  • wind + rain
  • wave
  • wind + wave
  • wave + current
  • wind + current + rain

多灾害反映了工程结构实际收到灾害的影响，多灾害不是多种灾害效应的叠加，而是耦合。从设计的角度来说，结构面对的不是单纯的风灾和震灾，而是相应可能的灾害群，必须考虑二次灾害造成的危害。

Bridge Pounding(地震桥梁碰撞)

地震导致桥梁相邻部件的碰撞

• 局部损伤
• 受力状态（初试条件改变）

建模方法，间隙碰撞模拟:

• Linear Elastic Model
• Kelvin Model，考虑线性阻尼
• Hertz Model

研究成果：Point Surface Pounding，试验与模拟较好吻合。

Else

近海桥梁腐蚀特点为：分区腐蚀，浪溅区腐蚀最严重。由于桥墩中段腐蚀，在地震作用下，塑性铰和破坏位置改变。

如果按照等概率方法设计，服役结构剩余服役期减少，相应的超越荷载也应折减。

海啸波浪频散问题。

跨海桥梁桥墩深度不断增加，结构体系趋向于柔性结构。

吕大刚教授-土木工程多灾害理论

引言

多灾害问题涉及诸多领域：

• 结构
• 抗震
• 抗风
• 抗火
• 波浪
• 海啸

多灾害研究需要从多学科（Multi-discipline）的视角出发。其核心是灾害之间的相关关系-Interdependence。

cascading effect--级联效应

多种灾害的影响存在竞争关系，多灾害分析使得工程结构造价最优化。

应对灾害的态度从protection向resilience转换，更关注结构的可恢复性。

土木工程学生应当注意多学科思维培养，尤其经济概念。

主要研究机构

美国的多灾害研究机构有：

• PEER，在UC Berkeley
• MAE/MAH，UIUC
• MCEER，Bufflo，多灾害研究最强
• FEMA

以上前3家实为地震研究中心，地震工程是多灾害研究的重要基础。