Phân tích xác suất phá hủy địa chấn cho trụ và gối cầu của công trình cầu vượt bê tông cốt thép trên tuyến cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi

  • Nguyễn Văn Mỹ

    Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
  • Phan Hoàng Nam

    Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
  • Nguyễn Minh Hải

    Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
  • Hoàng Phương Hoa

    Khoa Xây dựng Cầu đường, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
Email: phnam@dut.udn.vn
Từ khóa: cầu bê tông cốt thép, đồ thị trạng thái phá hủy, xác suất đáp ứng động đất, gia tốc nền, phân tích động lực phi tuyến, phân tích tĩnh phi tuyến đẩy dần.

Tóm tắt

Thiết kế kháng chấn dựa theo tính năng là một phương pháp thiết kế mới đã và đang được sử dụng rộng rãi. Phương pháp này bao gồm các bước phân tích xác suất hiểm họa động đất, xác suất đáp ứng động đất, xác suất hư hại động đất và cuối cùng là phân tích thiệt hại hoặc rủi ro ứng với mục tiêu tính năng của công trình. Trong đó, phân tích xác suất đáp ứng và hư hại động đất, được biểu thị bằng đồ thị trạng thái phá hủy, đóng một vai trò quan trọng trong việc đánh giá mức tính năng của công trình. Bài báo tập trung vào phương pháp giải tích nhằm xây dựng một mô hình xác suất đáp ứng động đất cho công trình cầu; từ đó, xây dựng đồ thị trạng thái phá hủy ứng với các trạng thái hư hại khác nhau của các bộ phận kết cấu. Mô hình này sau đó được áp dụng để phân tích xác suất hư hại động đất cho trụ và gối cầu của một công trình cầu vượt bê tông cốt thép trên tuyến cao tốc Đà Nẵng - Quảng Ngãi. Trong đó, công trình cầu được mô phỏng sử dụng mô hình phần tử hữu hạn 3 chiều. Các phân tích tĩnh và động lực phi tuyến của mô hình cầu được thực hiện trên nhiều bộ gia tốc nền khác nhau để xây dựng một mô hình xác suất đáp ứng động đất tối ưu cho trụ và gối cầu. Kết quả phân tích từ các đồ thị trạng thái phá hủy chỉ ra rằng xác suất xuất hiện hư hại ở mức độ vừa và nặng của trụ và gối cầu là rất thấp; trong khi đó, trạng thái hư hỏng nhẹ được ghi nhận với xác suất xuất hiện cao.

Tài liệu tham khảo

[1]. A. Ghobarah, Performance-based design in earthquake engineering: state of development, Engineering Structures, 23 (2021) 878-884. https://doi.org/10.1016/S0141-0296(01)00036-0
[2]. ASCE 41, Seismic evaluation and retrofit of existing buildings, ASCE/SEI 41-17, Reston, VA, 2017.
[3]. FEMA 445, Next-generation performance-based seismic design guidelines program plan for new and existing buildings, Applied Technology Council, Redwood City, CA, 2006.
[4]. M. Shinozuka, M.Q. Feng, J. Lee, T. Naganuma, Statistical analysis of fragility curves, Journal of Engineering Mechanics, 26 (2000) 1224-1231. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9399(2000)126:12(1224)
[5]. H. Hwang, J.B. Liu, Y.H. Chiu, Seismic fragility analysis of highway bridges, Mid-America Earthquake Center CD Release 01-06, 2001.
[6]. B.G. Nielson, R. DesRoches, Analytical seismic fragility curves for typical bridges in the central and southeastern united states, Earthquake Spectra, 23 (2007) 615-633. https://doi.org/10.1193%2F1.2756815
[7]. J.E. Padgett, R. DesRoches, Sensitivity of seismic response and fragility to parameter uncertainty, Journal of Structural Engineering, 133 (2007) 1710-1718. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2007)133:12(1710)
[8]. C. Cornell, F. Jalayer, R. Hamburger, D. Foutch, Probabilistic basis for 2000 SAC Federal Emergency Management Agency steel moment frame guidelines, Journal of Structural Engineering, 128 (2002) 526-533. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(2002)128:4(526)
[9]. D. Vamvatsikos, C.A. Cornell, Incremental dynamic analysis, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 31 (2002) 491-514. https://doi.org/10.1002/eqe.141
[10]. F. Jalayer, C.A. Cornell, Alternative non-linear demand estimation methods for probability-based seismic assessments, Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 38 (2009) 951-972. https://doi.org/10.1002/eqe.876
[11]. N. Shome, C.A. Cornell, P. Bazzurro, J.E. Carballo, Earthquakes, records, and nonlinear responses, Earthquake Spectra, 14 (1998) 469-500. https://doi.org/10.1193%2F1.1586011
[12]. Đ.V. Thuật, Đánh giá chuyển vị ngang phi tuyến của kết cấu nhà nhiều tầng chịu động đất dựa theo phân tích tĩnh phi tuyến và phổ thiết kế đàn hồi trong TCXDVN 375:2006, Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng (KHCNXD)-ĐHXD 4(2) (2010). https://stce.nuce.edu.vn/index.php/vn/article/view/1124
[13]. Q.H. Văn, H. T. Thu, Nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm ứng xử của kết cấu chịu tải trọng động đất có xét đến tương tác với đất nền, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 71 (2020) 1016-1026. http://dx.doi.org/10.47869/tcsj.71.9.1
[14]. P.H. Nam, V.N. Khoa, N.H. Vĩnh, H.P. Hoa, Phân tích ứng xử địa chấn và kiểm soát hư hại kết cấu trụ cầu bê tông cốt thép sử dụng phương pháp phân tích tĩnh và động phi tuyến, Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, 19 (2021) 37-42. https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/7579
[15]. T.C. Dang, T.P. Le, P. Ray, Seismic fragility curves based on the probability density evolution method, Vietnam Journal of Mechanics, 39 (2017) 177-189. https://doi.org/10.15625/0866-7136/10208
[16]. Đ.C. Thuật, P. My, Thiết lập đồ thị trạng thái phá hủy kết cấu theo chu kỳ lặp lại trận động đất - một trường hợp áp dụng. Tạp chí Xây dựng - Bộ Xây dựng, 615 (2019) 224-227.
[17]. TCN 272:2005, Tiêu chuẩn thiết kế cầu, Bộ giao thông vận tải, 2005.
[18]. TCXDVN 375:2006, Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam về thiết kế công trình chịu động đất, Bộ xây dựng, 2006.
[19]. F. McKenna, G.L. Fenves, M.H. Scott, Open system for earthquake engineering simulation, University of California, Berkeley, 2000.
[20]. M.H. Mohd Yassin, Nonlinear analysis of prestressed concrete structures under monotonic and cycling loads, PhD dissertation, University of California, Berkeley, 1994.
[21]. F.C. Filippou, E.P. Popov, V.V. Bertero, Effects of bond deterioration on hysteretic behavior of reinforced concrete joints, Report EERC 83-19, Earthquake Engineering Research Center, University of California, Berkeley, 1983.
[22]. P. H. Nam, H.M. Hùng, N.M. Hải, H.P. Hoa, Mô hình hóa khớp dẻo trong đánh giá phá hoại địa chấn của cột bê tông cốt thép dựa trên mạng nơron nhân tạo, Tạp Chí Khoa Học Công Nghệ Xây Dựng (KHCNXD) – ĐHXDHN, 15 (2021) 119-130. https://doi.org/10.31814/stce.huce(nuce)2021-15(7V)-11
[23]. TCVN 9386:2012, Tiêu chuẩn quốc gia về thiết kế công trình chịu động đất, Bộ xây dựng, 2012.
[24]. P.H. Hoang, H.N. Phan, D.T. Nguyen, F. Paolacci, Kriging Metamodel-Based Seismic Fragility Analysis of Single-Bent Reinforced Concrete Highway Bridges, Buildings, 11 (2021) 238. https://doi.org/10.3390/buildings11060238
[25]. E.A. Dizaj, M.M. Kashani, Numerical investigation of the influence of cross-sectional shape and corrosion damage on failure mechanisms of RC bridge piers under earthquake loading, Bulletin of Earthquake Engineering, 18 (2020) 4939-4961. https://doi.org/10.1007/s10518-020-00883-3
[26]. H.N. Phan, F. Paolacci, V.M. Nguyen, P.H. Hoang, Ground motion intensity measures for seismic vulnerability assessment of steel storage tanks with unanchored support conditions, ASME. Journal of Pressure Vessel Technology, 143 (2021) 061904. https://doi.org/10.1115/1.4051244

Tải xuống

Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
10/02/2022
Nhận bài sửa
18/03/2022
Chấp nhận đăng
12/04/2022
Xuất bản
15/04/2022
Chuyên mục
Công trình khoa học