基于PSHA的桥梁地震易损性分析及其在路网连通可靠度分析中的应用
本文关键词：基于PSHA的桥梁地震易损性分析及其在路网连通可靠度分析中的应用
更多相关文章： PSHA 路网易损性 改进I-K模型 连通可靠度 优先加固路线
【摘要】：我国数量巨大的标准跨度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,而通过PSHA确定的地震参数与区划烈度的结果往往有所差异,这是引起同一烈度区划范围内普通桥梁易损性差异的重要因素。本文通过我国西南山区一片覆盖三个区划烈度的高速公路桥梁网为例,以PSHA结果作为地震作用参数,对网络中的桥梁节点进行地震易损性分析,基于同一重现期对应的节点关闭概率,通过改进的Order-X算法确定网络的连通可靠度,最终给出不同重现期对应的网络连通可靠度,形成交通网络地震易损性曲线。具体工作内容如下：1.根据PSHA方法求出所研究区域的地震动参数,通过基于ARMA的随机信号模拟技术产生人造地震动样本。2.考虑两种不同的非线性有限元模型,即纤维模型和改进I-K塑性铰模型,分别对钢筋混凝土结构桥墩进行建模,并进行拟静力往复加载的数值模拟。将结果与桥墩试验值进行对比,再基于对比差异将两种模型的设置参数分别进行调整、校准。3.分别基于纤维模型和改进的I-K塑性铰模型,对钢筋混凝土桥墩结构进行动力响应时程分析,对比二者间的计算结果差异；分析上述差异对桥梁结构易损性、路网连通可靠度计算结果的影响。研究结果表明：两种模型之间的固有差异对路网连通可靠度计算结果影响不大,论证了改进I-K塑性铰模型的应用合理性,并分析了塑性铰模型在电算成本上的优势。4.对上述结构模型输入由第1部分工作所产生的模拟地震动样本,基于不同的性态水准得到每座桥的正常运营功能失效概率,将桥的失效概率作为路网节点的关闭概率,代入路网连通性计算模型,进而得到路网的连通可靠度。再分别对网络中各条线路所包含的桥梁模拟加固,分析路网连通可靠度被提升程度与加固费用之间的关系,从而确定需要优先加固的线路,让决策者可以合理分配加固成本。本文研究得到的成果,对于区域性公路桥梁网络的震后通行能力预测、风险估计、加固投资决策等有一定实际意义。
【关键词】：PSHA 路网易损性 改进I-K模型 连通可靠度 优先加固路线
【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
- Abstract7-12
- 第1章 绪论12-18
- 1.1 引言12
- 1.2 地震危险性分析概率方法12-13
- 1.3 桥墩结构的数值模拟13-14
- 1.3.1 改进I-K塑性铰模型的优势14
- 1.4 桥梁地震易损性14-17
- 1.4.1 桥梁地震分析发展史14-15
- 1.4.2 桥梁地震易损性研究15-17
- 1.5 路网连通可靠度简介17
- 1.6 本文的主要研究内容17-18
- 第2章 PSHA方法的基本原理18-25
- 2.1 确定震源18-19
- 2.2 地震震级分布特征19-20
- 2.3 距离分布20-21
- 2.4 地震空间分布函数21
- 2.5 地面运动强度与地震动衰减关系21-24
- 2.6 本章小结24-25
- 第3章 基于纤维模型的桥墩数值模拟分析及与试验数据对比25-40
- 3.1 本文桥梁破坏模式的考虑25
- 3.2 两种模型的特点及试验数据的意义25
- 3.3 纤维模型简介25-26
- 3.4 试验数据26-27
- 3.5 纤维模型数值模拟过程27-30
- 3.6 动力时程分析及地震易损性曲线30-38
- 3.6.1 动力时程分析30-31
- 3.6.2 损伤评定指标31-33
- 3.6.3 弯矩-曲率分析33-34
- 3.6.4 计算结构损伤标准34-35
- 3.6.5 建立地震易损性曲线35-38
- 3.7 本章小结38-40
- 第4章 基于改进I-K塑性铰恢复力模型的桥墩数值模拟分析及对比40-54
- 4.1 本文选取改进I-K塑性铰模型的背景及模型介绍40-42
- 4.1.1 模型骨架曲线参数40-41
- 4.1.2 基本滞回模型41-42
- 4.2 改进I-K塑性铰模型的骨架曲线及参数42-44
- 4.2.1 改进I-K塑性铰模型弹性阶段的确定43-44
- 4.2.2 改进I-K模型的强化及软化阶段的确定44
- 4.3 OpenSees中改进I-K模型44-45
- 4.3.1 峰值指向型材料模型45
- 4.4 基于改进I-K塑性铰恢复力模型的建立45-48
- 4.4.1 改进I-K模型参数调整及静力分析46-48
- 4.5 动力时程分析及地震易损性曲线48-53
- 4.6 本章小结53-54
- 第5章 路网连通可靠度及优先加固方案54-68
- 5.1 路网连通可靠度研究意义54-55
- 5.2 连通可靠度55-56
- 5.3 路网易损性曲线56-58
- 5.4 桥梁加固及优先加固路线58-67
- 5.4.1 桥梁加固方法58-63
- 5.4.2 优先加固路线63-67
- 5.5 本章小结67-68
- 结论与展望68-69
- 致谢69-70
- 攻读硕士学位期间发表的论文及参与科研项目70-71
- 发表论文70
- 参与科研项目70-71
- 参考文献71-75
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8 平e，
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