基于模糊失效的连续梁桥的地震易损性分析

发布时间：2020-11-02 22:28

　　 我国属于地震多发国家,具有地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广的特点,是一个震灾严重的国家。由于地震具有突发性和毁灭性,往往会给国家造成巨大的生命财产损失。震后交通系统的通畅程度对抢险救灾工作的顺利开展起到了十分关键的作用。而桥梁作为交通系统当中重要的枢纽工程,不仅直接影响到抗震抢险救灾物资的运输,而且也会影响灾后重建的进度。因此,对桥梁抗震性能的研究具有十分重要的意义。本文对混凝土连续梁桥进行基于性能的易损性分析。全文研究的主要内容如下:(1)建立空间三维的有限元全桥模型;详细阐述材料的本构关系和单元模型;对有限元模型进行模态分析,根据模态分析的结果反过来论证了建立三维模型的必要性。(2)考虑到地震动的不确定性,依据相关要求选取100条地震波作为地震输入。根据构件的特性,墩柱选取最大位移延性比。支座选用最大位移分别作为构件的地震需求,通过动力时程分析得到的数据进行线性回归得到桥梁构件的概率需求模型。对比不同强度指标下的需求模型可以发现,采用谱加速度(Sa)的需求模型离散性较小,拟合效果较好。(3)结构的易损性分析是建立在损伤指标的基础上,本文采用不确定的损伤指标,采用模糊数学的方法描述结构的损伤过程。采用隶属函数简化损伤指标的不确定性,借鉴经典可靠度的理论,推导出结构基于模糊失效准则的失效概率。(4)选用降岭型分布的隶属函数建立结构的失效概率函数,对结构进行易损性分析,分别得到了构件在横、纵桥向地震作用下的易损性曲线。对比易损性曲线,分析桥梁不同构件在不同地震动作用下的抗震能力。(5)在构件易损性的基础上,建立全桥的易损性曲线。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U442.55
【部分图文】：

牛賞?＇＾ｐｐｊ＂＇?中１?一??图２－１桥梁立面布置图??＿ｒ??１??ｆ?■？如声一一」??：＇ｖ??ｃｊ?ｈ?＇?［?＊??２?…?＊??ｂ?ｉ?■?■??…?Ｌ?－??Ｉ??、■?１?丨夕??：?：??，?？?Ｖ?３??］??＊?＊?＊＊■＊■＊■■＊＊＊■＊＊■?＂?＊?？ｙ??Ｌ?２５０?Ｊ??图２－２箱梁横断面图??■—?灸．＇?，，５??■?Ｉ?｜?■??Ｂ?ｆｌ??１?Ｉ??ｔ?１??Ｂ?Ｉ??ｔ?Ｓ??ｇ?＊?＊??ｋ?ａ?ｓ??Ｉ?Ｔ??Ｉ?Ｅ??ａ?ｉ??ａ?ｓ??Ｈ?ｉ??！?＊?Ｂ?ｆｒ?？?？?Ｐ?１?令?！????ｌｉｕ?＾??图２－３墩柱断面图??２．２．２材料的本构关系??材料的本构关系简单的讲就是材料的力和变形的关系。材料的本构关系直接影响数??值分析的正确性，是建模当中最基础也是最关键的一步。??６??

构关系计算式，Ｋｅｎｔ－Ｓｃｏｔｔ－Ｐａｒｋ模型，形式简单直观，工程中使用方便。??在?ＯｐｅｎＳｅｅｓ?材料库中，ＣｏｎｃｒｅｔｅＯｌ?Ｍａｔｅｒｉａｌ?是基于?Ｋｅｎｔ－?Ｓｃｏｔｔ－Ｐａｒｋ?单轴混凝土本??构模型的，不考虑混凝土受拉，其本构模型由两段组成，如图２－４所示。??／?约束混凝土??０－２／；?／?—＼??￡〇?Ｓ２０ｃ?８〇??图２－４?Ｋｅｎｔ－Ｐａｒｋ混凝土本构关系??ｆｃ?＝?＇?Ｋｆｃ?０．００２Ｋ?—?（０．００２Ｋ）?］?￡ｃ?￣?°?（２－１）??Ｋｆ＾［ｌ－Ｚｍ（ｅｃ－?０．００２Ｋ）］?￡ｃ?＞?０??式中：＾＞０．２町丨，＾是混凝土圆柱体抗压强度，１（为箍筋约束导致混凝土强度变大??的增加系数，Ｚｍ为第二段折线（应变软化段）斜率??Ｋ和Ｚｍ的计算公式如公式（２－２）、公式（２－３）所示??Ｋ?＝?ｌ＋＾?（２－２）??＿?０＿５Ｃ??ｍ?ｎ％０－＼９Ｌ＋ｏ－７５＾Ｍ－〇ｍ２Ｋ?间??７??

２．２．２．２钢筋的本构关系??钢筋本构模型为简化的二折线模型，采用ＳｔｅｅｌＯｌ?Ｍａｔｅｒｉａｌ。即钢筋在受拉和受压??阶段，应变发展趋势相同，其本构模型如图２－５所示。??应力＜ｒ?ｕ??ｂｘＥ０??ｆｙ?—－ｒ??／?Ｅ，??＾?应变??图２－５钢筋简化二折线模型??图２－４当中，ｆｙ是屈服强度，ＥＱ是钢材弹性模量，ｂ是应变强化参数，ｂＱｘＥ。为硬??化模量。??本文对于箍筋不建立模型，仅仅考虑其对核心混凝土的约束作用。??２．２．３单元模型??上部结构一般指桥梁支座以上的部分，包括主梁和桥面的附属设施。上部结构的破??坏分为：自身破坏、移位破坏和碰撞破坏。据统计资料显示，预应力钢筋混凝土连续梁??桥基本不会发生自身梁体的破坏，更多的是发生移位破坏，主梁也一直保持线弹性的状??态，因此主梁采用弹性粱柱单元进行模拟（ＥｌａｓｔｉｃＢｅａｍＣｏｌｕｍｎ）。且模拟时，上部结构??的刚度可以不用模拟的很精细
【参考文献】

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本文编号：2867659