大跨径斜拉桥地震易损性及抗震可恢复性分析

发布时间：2020-09-21 08:34

　　地震对桥梁结构的破坏越来越受到人们的关注,斜拉桥作为重要交通工程,一旦在地震中遭遇毁坏将对社会经济带来不可估量的损失。当前国内外学者对桥梁结构的地震易损性研究已取得一些成果,但针对大跨径斜拉桥的文献不多,同时桥梁结构的抗震可恢复性研究作为当今抗震评估体系的延伸和升级,国内外对这方面的研究相对空白。所以有必要对大跨径斜拉桥的地震易损性及抗震可恢复性进行深入系统的研究。本文以江海大桥为依托工程,利用SAP2000有限元软件对斜拉桥进行增量动力分析(IDA)和地震易损性分析,在此基础上对该桥的抗震可恢复性展开探讨,进一步评估桥梁结构的抗震性能。主要研究内容及结论如下:(1)归纳总结了地震作用下结构易损性及抗震可恢复性的研究背景和现状,介绍了理论易损性曲线的形成思路,着重探索了结构抗震可恢复性的分析方法。(2)建立了SAP2000江海大桥有限元分析模型,计算其动力特性。选用X-TRACT软件对主塔划分的各关键截面进行了弯矩-曲率分析和损伤标定。合理选用了12条地震波,经调幅和分级后,对该桥进行了IDA分析,绘制了各关键截面的IDA曲线。(3)通过对IDA分析的数据进行处理,拟合得到了主塔各关键截面不同损伤情况的超越概率曲线,即地震易损性曲线,确定了主塔容易损伤部位及演变规律。(4)基于IDA分析的结果,选用了符合条件的地震波对江海大桥展开抗震可恢复性分析。获得了整体抗震可恢复性指标I_总、阶段抗震可恢复性指标I_(Di)和抗震可恢复性等级。结合地震易损性分析,得到了特定强度地震作用后抗震能力剩余比的期望值E_(IM)。最后基于可恢复性的理念提出了桥梁结构抗震设计的新型框架。研究结果表明:江海大桥的前两阶振型都是主塔横向侧弯,横桥向刚度较弱。在横向地震作用下,主塔底部截面为最容易损伤的部位,该截面的整体抗震可恢复性指标为I_总=0.591,不同损伤区间对应的阶段抗震可恢复性指标分别为I_(D0)=0.981、I_(D1)=0.925、I_(D2)=0.651、I_(D3)=0.182和I_(D4)=0.000。说明随着地震动强度的增大,江海大桥的抗震储备能力不断降低。经本文选定的地震动强度Sa=0.150g和Sa=0.271g作用后,其自身的抗震能力由80.6%降到46.7%,从概率意义上说明了特定强度地震作用后结构的抗震安全储备变化情况,为震后桥梁结构安全评估和修复工作提供指导。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U442.55;U448.27
【部分图文】：

桥梁震害,人为错误,主要原因,震害

图 1.1 桥梁震害主要原因结构抗震设计原理的角度考虑，一般将桥梁结构的震害划分为效引起的破坏；第二则为结构强烈震动引起的破坏。本文从桥索桥梁建设及具体部位不合理等因素造成的震害。下面依次列件、下部结构及桥台的震害图片。

震害,支座,桥墩

图1.3支座震害

震害,下部结构,抗震研究

（a）桥墩墩顶破坏（b）桥墩墩底剪切破坏图 1.4 下部结构震害（a）桥台肋板开裂（b）桥台背墙和侧墙破坏图 1.5 桥台震害随着新型工程抗震研究理念和设计方法的演变和推广，尤其是 20 世纪 90 年代提出的基于性能的抗震研究手段的广泛应用，我国在工程抗震领域取得了重大突破[8]。广大桥梁界学者都参与到桥梁抗震领域的研究中，但是当前针对大跨径斜拉桥结构地震易损

【参考文献】