高烈度山区中小跨径梁桥概率性抗震性能研究
发布时间：2021-06-29 10:13
在我国山区桥梁的建设中,中小跨径连续梁桥以其造价优势、施工方便而被广泛采用。然而,我国山区大部分位于高烈度地震区,这些区域的地震活动频率高、强度大、震源浅、分布广、不确定性强,因此潜在的地震危险也为大批山区桥梁的抗震性能提出了更高要求。现阶段关于梁式桥的震害资料非常丰富,已有不少学者对该类桥梁进行抗震研究,但这些研究主要从构件或者构造的角度,考虑单一的抗震计算方法,对桥梁的某一构件的抗震性能或抗震构造措施进行研究及优化,缺乏对不同条件下的山区桥梁的地震响应分析,也缺乏合理、完备的抗震评估体系。针对以上问题,本文将以某一高烈度山区中等跨径钢-混组合梁桥为研究对象,首先评估了依托工程桥梁各类构件的抗震能力,明确了山区桥梁在烈度条件、结构条件、地形条件等因素下的地震响应特点及抗震设计不利环节;然后对依托工程桥梁进行概率性抗震性能评估,确定了桥梁在高烈度地震作用下的主要不利构件,为优化该桥梁的抗震设防提供参考;同时,推导桥梁地震时变损失期望公式,实现依托工程的抗震经济性定量评估;最后提出了完备的合理抗震体系评估流程,并对依托工程的6个抗震体系进行易损性分析、损失期望分析、全寿命成本分析,最终确...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国地震烈度区划图
高烈度山区中小跨径梁桥概率性抗震性能研究2表1.1中国近50年发生的重大地震及损失情况时间地震事件震级震源深度（km）死亡失踪人数直接经济损失（亿）1966邢台地震*6.8(7.2)10(9.0)8064101970通海地震7.710~131562138.41975海城地震7.316~2113288.11976唐山地震7.812242769541988澜沧/耿马地震*7.6(7.2)13（8）74327.51999集集地震7.68.02417922008汶川地震8.0148715084522010玉树地震7.11426982292013雅安地震7.0132176652014鲁甸地震6.5127291992015尼泊尔地震8.12027103*注：邢台地震及澜沧/耿马地震由两次地震组成，括号中为后一次地震的信息。桥梁是交通生命线的枢纽工程，在震时避难、震后救援方面都处于十分重要的地位。桥梁一旦遭到破坏，不仅需要花费巨大的社会资源去修复、加固乃至重建，更为重要的是可能造成交通运输的中断，延误震后救灾工作的开展，从而带来巨大的经济损失及社会负面影响。然而，桥梁往往又是地震中最易受损的结构之一。如图1.2，过去的几次大地震中，桥梁的损伤情况都十分严重：图1.2桥梁震害尽管人类遭受地震灾害的历史相当漫长，但是在人为工程中首次考虑抗震设
高烈度山区中小跨径梁桥概率性抗震性能研究10害统计资料，该方法存在较大的局限。目前，该方法主要用于城市、交通路网等群体结构的宏观评估。图1.5汶川地震桥梁的经验易损性曲线[201]3．理论易损性分析法该方法通过数值模拟得到的结果来构建易损性曲线[31~33]。由于理论易损性分析方法具有较好的操作性，是目前应用最广泛的方法之一。理论易损性分析方法的关键是对结构地震需求IM进行预测。根据预测方法的不同，易损性曲线的建立过程也有所区别。目前，常用的结构地震需求预测方法包括：反应谱法、非线性静力法、非线性时程分析法、IDA分析法等。早期的理论易损性曲线大多采用弹性反应谱法建立。YuO[38]等人以美国肯塔基州的某高速公路桥梁为研究对象，通过单自由度模型简化桥梁结构，运用弹性反应谱法建立了桥梁的地震易损性曲线。Jernigan[39]采用弹性反应谱分析方法研究了桥梁地震易损性分析过程中的不确定性。尽管反应谱法计算简便，但当桥梁进入强非线性状态时，该方法往往会低估结构的变形，高估结构的内力。为了提高地震响应分析精度，一些学者开始尝试采用非线性静力分析方法来构建易损性曲线。Dutta[40]等与Gardoni[41]等分别采用基于CSM法的非线性静力分析方法及基于N2法的非线性静力分析方法用于建立概率需求模型及易损性曲线。Shinozuka[42]等采用基于Pushover的分析方法，对美国某地区混凝土-连续梁桥的实现地震易损性分析。然而，无论是弹性反应谱法还是非线性静力分析方法，实质上都是将地震作用视为静力荷载，既忽略了地震和结构之间的动力耦合关系，也无法考虑结构的阻尼特性。因此在精度方面依然欠佳。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于易损性的桥梁地震经济损失评估[J]. 王丽健,王剑琳,闻人霞,叶李水,严猛. 公路. 2018(01)
[2]桥梁抗震设计理论发展:从结构抗震减震到震后可恢复设计[J]. 李建中,管仲国. 中国公路学报. 2017(12)
[3]基于偏好序的桥梁结构全寿命抗震设计多目标优化模型[J]. 李宇婧,李宏男,李超. 中国公路学报. 2017(12)
[4]行波激励下桩-土-斜拉桥多点振动台试验[J]. 孙利民,谢文,楼梦麟,梁发云,陈清军,袁万城. 中国公路学报. 2017(12)
[5]分区分类的生命线工程地震直接经济损失研究[J]. 张桂欣,孙柏涛,陈相兆. 地震. 2017(04)
[6]不同挡块形式对中小跨径梁桥横向抗震性能的影响[J]. 项乃亮,李建中. 工程力学. 2016(03)
[7]中小跨径板式橡胶支座梁桥横向抗震性能[J]. 汤虎,李建中,邵长宇. 中国公路学报. 2016(03)
[8]近场地震作用下支座布置对连续梁桥的抗震性能影响分析[J]. 吴文朋,李立峰,胡思聪. 地震工程与工程振动. 2015(04)
[9]超高墩多塔混凝土斜拉桥纵向约束体系研究[J]. 李立峰,胡思聪,王连华,吴文朋. 地震工程与工程振动. 2015(01)
[10]斜拉桥合理墩形及墩梁约束体系抗震研究[J]. 赵丽,朱宗景,刘群,聂利英. 科学技术与工程. 2014(32)
博士论文
[1]桥梁结构基于性能的地震风险评估方法研究[D]. 张凯.北京交通大学 2017
[2]中小跨径梁桥基于性能的抗震设计方法研究[D]. 李冲.东南大学 2015
硕士论文
[1]自复位桥梁地震作用下易损性及经济损失评估[D]. 赵荣文.长安大学 2017
[2]高地震烈度区多跨连续梁桥的减隔震研究[D]. 郝超珊.石家庄铁道大学 2016
[3]大跨度悬索桥地震动响应影响因子及易损性研究[D]. 张伟.重庆交通大学 2015
[4]大跨径钢管混凝土拱桥易损性分析[D]. 邵国涛.长安大学 2014
[5]考虑土—结构相互作用的能力谱法在桥梁抗震性能评估中的应用[D]. 王义.兰州交通大学 2014
[6]矮寨大桥基于性能的地震易损性分析[D]. 余崇.湖南大学 2013
[7]铁路系统震害损失评估方法研究[D]. 林庆利.中国地震局工程力学研究所 2013
[8]大跨度拱桥的概率地震评价与减震控制[D]. 赵军.华中科技大学 2013
[9]公路系统地震灾害损失评估方法研究[D]. 李杰.中国地震局工程力学研究所 2012
[10]梁式桥震害评估方法研究[D]. 赵钊.中国地震局工程力学研究所 2011
本文编号：3256255
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国地震烈度区划图
高烈度山区中小跨径梁桥概率性抗震性能研究2表1.1中国近50年发生的重大地震及损失情况时间地震事件震级震源深度（km）死亡失踪人数直接经济损失（亿）1966邢台地震*6.8(7.2)10(9.0)8064101970通海地震7.710~131562138.41975海城地震7.316~2113288.11976唐山地震7.812242769541988澜沧/耿马地震*7.6(7.2)13（8）74327.51999集集地震7.68.02417922008汶川地震8.0148715084522010玉树地震7.11426982292013雅安地震7.0132176652014鲁甸地震6.5127291992015尼泊尔地震8.12027103*注：邢台地震及澜沧/耿马地震由两次地震组成，括号中为后一次地震的信息。桥梁是交通生命线的枢纽工程，在震时避难、震后救援方面都处于十分重要的地位。桥梁一旦遭到破坏，不仅需要花费巨大的社会资源去修复、加固乃至重建，更为重要的是可能造成交通运输的中断，延误震后救灾工作的开展，从而带来巨大的经济损失及社会负面影响。然而，桥梁往往又是地震中最易受损的结构之一。如图1.2，过去的几次大地震中，桥梁的损伤情况都十分严重：图1.2桥梁震害尽管人类遭受地震灾害的历史相当漫长，但是在人为工程中首次考虑抗震设
高烈度山区中小跨径梁桥概率性抗震性能研究10害统计资料，该方法存在较大的局限。目前，该方法主要用于城市、交通路网等群体结构的宏观评估。图1.5汶川地震桥梁的经验易损性曲线[201]3．理论易损性分析法该方法通过数值模拟得到的结果来构建易损性曲线[31~33]。由于理论易损性分析方法具有较好的操作性，是目前应用最广泛的方法之一。理论易损性分析方法的关键是对结构地震需求IM进行预测。根据预测方法的不同，易损性曲线的建立过程也有所区别。目前，常用的结构地震需求预测方法包括：反应谱法、非线性静力法、非线性时程分析法、IDA分析法等。早期的理论易损性曲线大多采用弹性反应谱法建立。YuO[38]等人以美国肯塔基州的某高速公路桥梁为研究对象，通过单自由度模型简化桥梁结构，运用弹性反应谱法建立了桥梁的地震易损性曲线。Jernigan[39]采用弹性反应谱分析方法研究了桥梁地震易损性分析过程中的不确定性。尽管反应谱法计算简便，但当桥梁进入强非线性状态时，该方法往往会低估结构的变形，高估结构的内力。为了提高地震响应分析精度，一些学者开始尝试采用非线性静力分析方法来构建易损性曲线。Dutta[40]等与Gardoni[41]等分别采用基于CSM法的非线性静力分析方法及基于N2法的非线性静力分析方法用于建立概率需求模型及易损性曲线。Shinozuka[42]等采用基于Pushover的分析方法，对美国某地区混凝土-连续梁桥的实现地震易损性分析。然而，无论是弹性反应谱法还是非线性静力分析方法，实质上都是将地震作用视为静力荷载，既忽略了地震和结构之间的动力耦合关系，也无法考虑结构的阻尼特性。因此在精度方面依然欠佳。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于易损性的桥梁地震经济损失评估[J]. 王丽健,王剑琳,闻人霞,叶李水,严猛. 公路. 2018(01)
[2]桥梁抗震设计理论发展:从结构抗震减震到震后可恢复设计[J]. 李建中,管仲国. 中国公路学报. 2017(12)
[3]基于偏好序的桥梁结构全寿命抗震设计多目标优化模型[J]. 李宇婧,李宏男,李超. 中国公路学报. 2017(12)
[4]行波激励下桩-土-斜拉桥多点振动台试验[J]. 孙利民,谢文,楼梦麟,梁发云,陈清军,袁万城. 中国公路学报. 2017(12)
[5]分区分类的生命线工程地震直接经济损失研究[J]. 张桂欣,孙柏涛,陈相兆. 地震. 2017(04)
[6]不同挡块形式对中小跨径梁桥横向抗震性能的影响[J]. 项乃亮,李建中. 工程力学. 2016(03)
[7]中小跨径板式橡胶支座梁桥横向抗震性能[J]. 汤虎,李建中,邵长宇. 中国公路学报. 2016(03)
[8]近场地震作用下支座布置对连续梁桥的抗震性能影响分析[J]. 吴文朋,李立峰,胡思聪. 地震工程与工程振动. 2015(04)
[9]超高墩多塔混凝土斜拉桥纵向约束体系研究[J]. 李立峰,胡思聪,王连华,吴文朋. 地震工程与工程振动. 2015(01)
[10]斜拉桥合理墩形及墩梁约束体系抗震研究[J]. 赵丽,朱宗景,刘群,聂利英. 科学技术与工程. 2014(32)
博士论文
[1]桥梁结构基于性能的地震风险评估方法研究[D]. 张凯.北京交通大学 2017
[2]中小跨径梁桥基于性能的抗震设计方法研究[D]. 李冲.东南大学 2015
硕士论文
[1]自复位桥梁地震作用下易损性及经济损失评估[D]. 赵荣文.长安大学 2017
[2]高地震烈度区多跨连续梁桥的减隔震研究[D]. 郝超珊.石家庄铁道大学 2016
[3]大跨度悬索桥地震动响应影响因子及易损性研究[D]. 张伟.重庆交通大学 2015
[4]大跨径钢管混凝土拱桥易损性分析[D]. 邵国涛.长安大学 2014
[5]考虑土—结构相互作用的能力谱法在桥梁抗震性能评估中的应用[D]. 王义.兰州交通大学 2014
[6]矮寨大桥基于性能的地震易损性分析[D]. 余崇.湖南大学 2013
[7]铁路系统震害损失评估方法研究[D]. 林庆利.中国地震局工程力学研究所 2013
[8]大跨度拱桥的概率地震评价与减震控制[D]. 赵军.华中科技大学 2013
[9]公路系统地震灾害损失评估方法研究[D]. 李杰.中国地震局工程力学研究所 2012
[10]梁式桥震害评估方法研究[D]. 赵钊.中国地震局工程力学研究所 2011
本文编号：3256255
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