鐵路高墩大跨剛構(gòu)-連續(xù)組合體系橋梁近場(chǎng)地震易損性分析研究.pdf

1、近年來，隨著中國(guó)交通路網(wǎng)的快速發(fā)展，西部地區(qū)涌現(xiàn)出大量的鐵路交通線。為跨越地形復(fù)雜、山高谷深、溝壑縱橫的西部山區(qū)，鐵路高墩大跨剛構(gòu)-連續(xù)組合體系橋梁已被廣泛采用。由于西部地區(qū)地震帶數(shù)量眾多，鐵路沿線地震活動(dòng)斷層分布密集，使得該地區(qū)鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)與運(yùn)營(yíng)安全正面臨著近場(chǎng)地震的潛在危險(xiǎn)。而目前我國(guó)公路和鐵路橋梁抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)高墩大跨橋梁并未給出合理、有效的抗震評(píng)估方法，并且也沒有考慮近場(chǎng)地震動(dòng)對(duì)橋梁抗震性能的影響。因此，針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外鐵路高墩

2、大跨橋梁近場(chǎng)抗震性能研究的不足，本文以我國(guó)西部地區(qū)典型在建鐵路高墩4跨剛構(gòu)-連續(xù)組合體系橋梁為背景，對(duì)這類橋梁的地震易損性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要完成以下幾方面工作:
　　1.在查閱國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)分析了橋梁地震易損性分析方法的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，提出目前研究的不足，并介紹了論文的主要研究?jī)?nèi)容。
　　2.詳細(xì)歸納了國(guó)內(nèi)外橋梁結(jié)構(gòu)地震損傷指標(biāo)及其量化方法，總結(jié)分析了各類損傷指標(biāo)的適用范圍，結(jié)合各國(guó)抗震規(guī)范及抗震理論，

3、探討了橋墩彎曲、剪切、彎剪破壞和支座變形破壞的判別準(zhǔn)則，在此基礎(chǔ)上，以西部典型鐵路高墩4跨剛構(gòu)-連續(xù)組合體系橋梁為研究對(duì)象，討論、計(jì)算分析了墩柱和支座構(gòu)件的損傷指標(biāo)，并開展了橋梁地震損傷評(píng)估分析。
　　3.研究了近場(chǎng)地震動(dòng)的輸入問題，建立起具有近場(chǎng)特征的地震動(dòng)樣本;探討橋梁模型參數(shù)的不確性，對(duì)參數(shù)進(jìn)行抽樣生產(chǎn)橋梁模型樣本，將兩種樣本一一配對(duì)建立了鐵路高墩大跨橋梁地震動(dòng)-橋梁分析樣本庫(kù);針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外常用易損性計(jì)算方法的不足，建立了

4、一種基于核密度估計(jì)(Kernel Density Estimation，KDE)的橋梁易損性計(jì)算方法，并對(duì)該方法的正確性和穩(wěn)定性進(jìn)行了驗(yàn)證;以鐵路高墩4跨剛構(gòu)-連續(xù)組合體系橋梁為對(duì)象，運(yùn)用4種易損性計(jì)算方法建立構(gòu)件易損性曲線，對(duì)比研究各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)并比選出最優(yōu)計(jì)算方法;在此基礎(chǔ)上，建立了鐵路高墩大跨剛構(gòu)-連續(xù)組合體系橋梁一維地震易損性分析方法，運(yùn)用上述方法評(píng)估了算例橋的抗震性能。
　　4.結(jié)合橋梁抗震設(shè)計(jì)理論、材料破壞準(zhǔn)則、橋梁

5、構(gòu)件地震破壞機(jī)理，建立了橋墩構(gòu)件彎曲、剪切破壞狀態(tài)方程，支座變形破壞狀態(tài)方程，提出了構(gòu)件損傷狀態(tài)判別準(zhǔn)則及各損傷狀態(tài)的量化方法;運(yùn)用工程結(jié)構(gòu)可靠度理論和概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，針對(duì)不同構(gòu)件損傷狀態(tài)方程的特點(diǎn)，推導(dǎo)出橋梁結(jié)構(gòu)通用三維地震易損性計(jì)算理論;在此基礎(chǔ)上，充分考慮橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)和地震動(dòng)的不確定，引入增量動(dòng)力分析方法，建立了鐵路高墩大跨橋梁三維地震易損性分析方法。
　　5.以鐵路高墩4跨剛構(gòu)-連續(xù)組合體系橋梁為研究對(duì)象，采用基于P

6、SDA的易損性計(jì)算方法，建立了損傷狀態(tài)方程與曲率延性比兩種損傷指標(biāo)對(duì)應(yīng)的地震易損性曲線，分析并探討了兩種曲線的差異性，驗(yàn)證了橋梁損傷狀態(tài)方程的正確性和適用性;在此基礎(chǔ)上，利用鐵路高墩大跨橋梁三維地震易損性分析方法，建立橋梁各危險(xiǎn)構(gòu)件的易損性曲線，將其與基于KDE的易損性分析方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證了鐵路高墩大跨橋梁三維地震易損性分析方法的正確性和可行性。
　　6.以鐵路高墩4跨剛構(gòu)-連續(xù)組合體系橋梁為研究對(duì)象，運(yùn)用鐵路高墩大