地震影响下的公路桥梁网络易损性分析及算法改进

发布时间：2017-09-01 10:09

  本文关键词：地震影响下的公路桥梁网络易损性分析及算法改进

  更多相关文章： CPSHA 桥梁地震易损性分析 连通可靠度 Target_Order算法 最优路径

【摘要】：交通路网在社会中扮演着举足轻重的角色,而桥梁更是各类路网中的关键节点。一旦路网中的桥梁在外界环境因素(如地震)的作用下发生破坏,可能导致部分甚至整个交通网络中断,对网络可靠性造成不可忽视的影响。然而,我国大部分标准跨度的公路简支梁桥通常具有相同的抗震设防分类,并按照所在场址的区划烈度进行抗震设计,使得同一区划内相同结构类型的桥梁抗震强度储备相同。而实际上,同一区划内各处的地震强度却并非一致,导致各别抗震强度储备不足的桥梁可能在地震作用下发生破坏。因此,本文从地震小区划的角度出发,对一定区域内潜在的地震危险性进行分析,结合桥梁地震易损性计算,评价多水准地震作用下的交通路网易损性。本文运用考虑地震活动时空不均匀性的概率地震危险性分析(China Probabilistic Seismic Hazard Analysis,简称CPSHA)方法获得了研究区域内各场点不同重现期下的地震动强度和反应谱参数。将地震动反演得到的地震动样本输入桥梁非线性有限元模型,计算桥梁结构在地震作用下的动力响应从而对其进行易损性分析。根据计算所得路网中各桥梁节点在指定强度地震作用下的结构超越概率,自编连通可靠度计算程序分析路网在地震作用下的可靠性。在此基础上提出Target_ Order算法并通过算例验证了其计算结果的有效性。此外,通过定义“路径长度”计算模型,利用最短路算法解决了地震作用下连接网络中任意两地间的最优路径问题。对比发现,CPSHA方法考虑了我国板内地震活动时空分布非均匀性的特点,更适于我国的概率地震危险性分析工作。易损性计算结果表明,在50年超越概率10%的地震作用下,10号、37号、39号、40号等场地中的桥梁的损伤概率较大,可加强日常的维护管理及加固。此外还发现,网络连通可靠度的上、下限会随着排序网络状态个数的增加而相互逼近并趋于稳定,且其逼近速率会受到地震风险水平的影响。本文提出的Target_ Order算法与之前算法相比,在大规模复杂网络的应用上具备更高的计算精度及计算效率。研究结果可为西南地区工程项目的抗震设计提供设计地震动参数,可供桥梁管理者和政府部门在制定桥梁优先维护决策以及抗震救灾决策时参考和借鉴。
【关键词】：CPSHA 桥梁地震易损性分析 连通可靠度 Target_Order算法 最优路径
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 引言11-12
• 1.2 地震危险性分析12-14
• 1.2.1 地震危险性分析的分类12
• 1.2.2 PSHA方法的研究进展12-14
• 1.3 交通网络可靠性指标14-17
• 1.3.1 交通网络可靠性指标分类14-16
• 1.3.2 指标选取16-17
• 1.4 本文研究内容17-18
• 第2章 概率地震危险性分析方法概述18-28
• 2.1 原始PSHA方法简述18-20
• 2.2 CPSHA方法简述20-23
• 2.3 CPSHA方法对原始PSHA方法的改进23
• 2.4 区域地震活动性23-27
• 2.4.1 地理位置23-25
• 2.4.2 区域地震目录的建立25
• 2.4.3 区域地震活动空间分布特征25-26
• 2.4.4 地震统计区划分26-27
• 2.4.5 地震统计区未来地震活动水平27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 场地地震危险性分析28-37
• 3.1 地震统计区的划分及地震活动性参数的确定28
• 3.2 潜在震源区的划分及地震活动性参数的确定28-30
• 3.3 确定地震动衰减关系30
• 3.4 计算场点的地震危险性30-33
• 3.5 地震危险性计算结果33-35
• 3.6 本章小结35-37
• 第4章 桥梁地震易损性分析37-50
• 4.1 钢筋混凝土桥墩的数值模拟38-39
• 4.2 非线性动力时程分析39-40
• 4.3 桥墩损伤指标40-43
• 4.4 理论易损性曲线的建立43-49
• 4.5 本章小结49-50
• 第5章 震后桥梁网络连通可靠性分析50-71
• 5.1 连通可靠度50-52
• 5.2 ORDER算法52-54
• 5.3 网络模拟及连通可靠度计算54-60
• 5.4 连通可靠度算法改进60-67
• 5.5 最优路径的确定67-70
• 5.6 本章小结70-71
• 结论与展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果80-81
• 发表论文80
• 科研成果80-81
• 附录181-82

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本文编号：771457