跨断层简支梁桥的概率性地震损伤特性研究

发布时间：2020-06-29 21:19

【摘要】：限于地形、地貌、选线设计需要以及建设成本等因素,采用桥梁形式跨越断层难以避免。然而,近些年来的数次大地震中,多座跨断层桥梁发生严重破坏或垮塌。目前,国内外对跨断层桥梁抗震设计方法的研究处于初始阶段,对跨断层桥梁易损性方面的研究还是空白。因此本文以跨断层简支梁桥为研究对象,以人工生成的跨断层滑冲效应地震动为激励,考虑地震动不确定和结构参数不确定因素的影响,应用IDA分析方法,对跨断层简支梁桥的地震概率损伤特性进行了分析。完成的主要研究内容和创新性工作包括:(1)梳理了国内外跨断层桥梁抗震研究的现状,根据走滑型断层的发震特征,采用低频人工脉冲和高频记录组合的方式生成跨断层滑冲效应地震动,并分析了滑冲效应地震动的特征。(2)运用OpenSEES有限元软件,建立了全桥有限元数值模型(即均值模型);结合SAP2000有限元软件验证了模型的合理性;同时考虑结构层次的不确定性、材料层次的不确定性以及边界条件的不确定性(统称为结构参数不确定性),基于拉丁超立方抽样(LHS)方法,建立了 20个全桥有限元数值模型(即随机模型)。(3)应用IDA分析方法对均值模型、随机模型进行非线性增量动力分析,以墩底曲率为响应指标提炼IDA曲线,对比分析了不同地震动输入下IDA曲线的分布特点,并得到对应的概率分位曲线,根据桥墩损伤等级划分,评估了结构在不同地震动强度时的损伤状态;两类模型概率分位曲线的对比分析表明,结构参数的不确定性会增加结构响应的离散性。(4)通过对IDA计算结果的统计分析,得到了均值模型和随机模型在各级损伤状态下的易损性曲线,进而对算例桥梁的抗震性能进行了评估;量化分析了地震动不确定性和结构参数不确定性对结构响应的不同影响,研究发现,相对于地震动不确定性,结构参数不确定性的影响相对较小;依据IDA分析结果对算例桥梁开展了地震风险评估,多个角度的评估结果表明,基于IDA的各类评估曲线可以很好地反映结构的抗震性能。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U442.55
【图文】：

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本文编号：2734370