汶川地區(qū)公路橋梁地震易損性分析研究.pdf

1、本論文旨在針對(duì)汶川地區(qū)的公路橋梁結(jié)構(gòu)，建立一套完整的地震易損性分析流程。基于2008年汶川地震資料和橋梁震害數(shù)據(jù)，建立適用于汶川地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)型易損性模型;以該地區(qū)的典型簡(jiǎn)支梁橋?yàn)槔诩扔醒芯砍晒A(chǔ)上提出了更加完善和精確的分析型易損性模型，研究中對(duì)地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)的選擇比較及公路橋梁系統(tǒng)地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等問(wèn)題展開(kāi)了討論。論文主要工作如下:
　　第二章首先介紹了地震風(fēng)險(xiǎn)分析的基本流程，對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了回顧，重點(diǎn)總結(jié)分析了橋

2、梁地震易損性模型的發(fā)展歷程和研究現(xiàn)狀。
　　第三章首先介紹了汶川地震概況和主要特點(diǎn)，對(duì)汶川地區(qū)主要公路橋梁的基本資料及其在地震中的損傷情況進(jìn)行了系統(tǒng)歸類(lèi)整理。在對(duì)比了兩種不同地震動(dòng)強(qiáng)度確定方法后，采用修正后的汶川地震衰減模型，對(duì)橋址處地震動(dòng)強(qiáng)度PGA進(jìn)行估計(jì)。選擇雙參數(shù)對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)作為地震易損性函數(shù)，采用兩種不同的統(tǒng)計(jì)方法并結(jié)合震害資料，依據(jù)極大似然法對(duì)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，得到不同損傷狀態(tài)對(duì)應(yīng)的橋梁地震易損性曲線(xiàn)。進(jìn)一步依據(jù)橋梁類(lèi)型

3、和橋梁線(xiàn)型對(duì)全體橋梁樣本進(jìn)行分類(lèi)，針對(duì)分類(lèi)后的橋梁樣本子集建立各自獨(dú)立的地震易損性模型，最后對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行擬合優(yōu)度檢驗(yàn)。結(jié)果顯示在顯著性水平10％下，計(jì)算得到的易損性函數(shù)不能被拒絕。
　　第四章介紹了汶川地區(qū)某典型簡(jiǎn)支梁橋基本資料，詳細(xì)分析了包括主梁、支座、橋墩、帽梁、基礎(chǔ)、橋臺(tái)等橋梁主要構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)、材料本構(gòu)及模擬方法，基于OpenSees建立了橋梁結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性有限元模型。選擇汶川地震實(shí)測(cè)記錄作為橋梁非線(xiàn)性動(dòng)力分析的原始輸入地

4、震波，對(duì)地震記錄分別進(jìn)行了基準(zhǔn)線(xiàn)校準(zhǔn)、濾波和截?cái)嘈拚?。在此基礎(chǔ)上以什邡八角地震記錄為例對(duì)橋例進(jìn)行非線(xiàn)性地震響應(yīng)分析，記錄下橋梁主要構(gòu)件的激勵(lì)響應(yīng)，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析比較。
　　第五章首先對(duì)概率性地震需求分析的基本理論框架進(jìn)行了介紹，針對(duì)橋梁模型參數(shù)的不確定性進(jìn)行分析，采用拉丁超立方抽樣方法對(duì)其進(jìn)行抽樣并生成一系列橋梁的有限元模型樣本?；谇笆鲂拚蟮你氪ǖ卣饘?shí)測(cè)記錄對(duì)模型樣本進(jìn)行非線(xiàn)性動(dòng)力時(shí)程分析，同時(shí)記錄每一組分析中橋梁構(gòu)件

5、的地震峰值響應(yīng)，建立橋梁主要構(gòu)件的概率性地震需求模型。進(jìn)一步介紹了目前研究中主要采用的地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)及評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，采用主成分分析方法對(duì)橋梁構(gòu)件的地震需求參數(shù)進(jìn)行降維處理，通過(guò)回歸分析建立地震動(dòng)強(qiáng)度和橋梁綜合地震需求響應(yīng)之間的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上對(duì)不同的地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行分析和比較。
　　第六章首先分析確定了橋梁不同損傷狀態(tài)對(duì)應(yīng)的構(gòu)件極限狀態(tài)，依據(jù)對(duì)數(shù)正態(tài)分布假設(shè)基于上一章建立的概率性地震需求模型，生成不同損傷狀態(tài)對(duì)應(yīng)的橋梁構(gòu)件地震易損性

6、曲線(xiàn)，同時(shí)基于可靠度理論計(jì)算得到橋梁系統(tǒng)易損性的上下確界。在充分考慮模型參數(shù)不確定性的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)前述橋例進(jìn)行擴(kuò)展增量動(dòng)力分析。分別基于EDP準(zhǔn)則和IM準(zhǔn)則兩種方法，計(jì)算得到不同地震動(dòng)強(qiáng)度下結(jié)構(gòu)發(fā)生各損傷狀態(tài)對(duì)應(yīng)的離散概率數(shù)據(jù)點(diǎn)，采用最小二乘法回歸得到不同損傷狀態(tài)對(duì)應(yīng)的橋梁構(gòu)件和系統(tǒng)地震易損性曲線(xiàn)。最后對(duì)上述不同方法計(jì)算得到易損性結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)差異原因及改進(jìn)措施進(jìn)行了分析和探討。
　　第七章針對(duì)汶川地區(qū)公路橋梁系統(tǒng)進(jìn)行了地震