鐵路高墩大跨剛構-連續(xù)組合體系橋梁近場地震易損性分析研究.pdf

1、近年來，隨著中國交通路網(wǎng)的快速發(fā)展，西部地區(qū)涌現(xiàn)出大量的鐵路交通線。為跨越地形復雜、山高谷深、溝壑縱橫的西部山區(qū)，鐵路高墩大跨剛構-連續(xù)組合體系橋梁已被廣泛采用。由于西部地區(qū)地震帶數(shù)量眾多，鐵路沿線地震活動斷層分布密集，使得該地區(qū)鐵路橋梁的結構與運營安全正面臨著近場地震的潛在危險。而目前我國公路和鐵路橋梁抗震設計規(guī)范對高墩大跨橋梁并未給出合理、有效的抗震評估方法，并且也沒有考慮近場地震動對橋梁抗震性能的影響。因此，針對目前國內外鐵路高墩

2、大跨橋梁近場抗震性能研究的不足，本文以我國西部地區(qū)典型在建鐵路高墩4跨剛構-連續(xù)組合體系橋梁為背景，對這類橋梁的地震易損性進行了系統(tǒng)的研究，主要完成以下幾方面工作:
　　1.在查閱國內外大量文獻的基礎上，總結分析了橋梁地震易損性分析方法的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀，提出目前研究的不足，并介紹了論文的主要研究內容。
　　2.詳細歸納了國內外橋梁結構地震損傷指標及其量化方法，總結分析了各類損傷指標的適用范圍，結合各國抗震規(guī)范及抗震理論，

3、探討了橋墩彎曲、剪切、彎剪破壞和支座變形破壞的判別準則，在此基礎上，以西部典型鐵路高墩4跨剛構-連續(xù)組合體系橋梁為研究對象，討論、計算分析了墩柱和支座構件的損傷指標，并開展了橋梁地震損傷評估分析。
　　3.研究了近場地震動的輸入問題，建立起具有近場特征的地震動樣本;探討橋梁模型參數(shù)的不確性，對參數(shù)進行抽樣生產橋梁模型樣本，將兩種樣本一一配對建立了鐵路高墩大跨橋梁地震動-橋梁分析樣本庫;針對目前國內外常用易損性計算方法的不足，建立了

4、一種基于核密度估計(Kernel Density Estimation，KDE)的橋梁易損性計算方法，并對該方法的正確性和穩(wěn)定性進行了驗證;以鐵路高墩4跨剛構-連續(xù)組合體系橋梁為對象，運用4種易損性計算方法建立構件易損性曲線，對比研究各種方法的優(yōu)缺點并比選出最優(yōu)計算方法;在此基礎上，建立了鐵路高墩大跨剛構-連續(xù)組合體系橋梁一維地震易損性分析方法，運用上述方法評估了算例橋的抗震性能。
　　4.結合橋梁抗震設計理論、材料破壞準則、橋梁

5、構件地震破壞機理，建立了橋墩構件彎曲、剪切破壞狀態(tài)方程，支座變形破壞狀態(tài)方程，提出了構件損傷狀態(tài)判別準則及各損傷狀態(tài)的量化方法;運用工程結構可靠度理論和概率論與數(shù)理統(tǒng)計方法，針對不同構件損傷狀態(tài)方程的特點，推導出橋梁結構通用三維地震易損性計算理論;在此基礎上，充分考慮橋梁結構參數(shù)和地震動的不確定，引入增量動力分析方法，建立了鐵路高墩大跨橋梁三維地震易損性分析方法。
　　5.以鐵路高墩4跨剛構-連續(xù)組合體系橋梁為研究對象，采用基于P

6、SDA的易損性計算方法，建立了損傷狀態(tài)方程與曲率延性比兩種損傷指標對應的地震易損性曲線，分析并探討了兩種曲線的差異性，驗證了橋梁損傷狀態(tài)方程的正確性和適用性;在此基礎上，利用鐵路高墩大跨橋梁三維地震易損性分析方法，建立橋梁各危險構件的易損性曲線，將其與基于KDE的易損性分析方法計算結果進行對比分析，驗證了鐵路高墩大跨橋梁三維地震易損性分析方法的正確性和可行性。
　　6.以鐵路高墩4跨剛構-連續(xù)組合體系橋梁為研究對象，運用鐵路高墩大