高速铁路简支箱梁桥的概率地震需求模型及地震易损性分析

摘要

桥梁结构作为交通网络重要一环，其地震灾害风险越来越受到重视。十多年来，中国高速铁路建设取得快速发展，高铁桥梁的设计与施工按照标准化和规范化要求，尤其是大量采用预制预应力混凝土简支箱梁，加快了高速铁路建设进度。
　　本文基于已建成高速铁路桥的结构类型统计数据，以两种典型预应力混凝土简支箱梁桥（32m+32m+32m、24m+24m+24m）为对象进行桥梁地震易损性研究。本文主要进行了以下研究工作：
　　①考虑5个不确定性参数（HRB335钢筋屈服强度、C35混凝土抗压强度、上部结构自重、桥面板间伸缩缝宽度、活动支座摩擦系数），采用基于拉丁超立方抽样的反复试验法生成一组桥梁样本，并采用结构分析软件CSI Bridge2015建立桥梁样本的详细三维有限元分析模型。
　　②从太平洋地震工程研究中心强震数据库按震级、震中距、场地类型、剪切波速等条件，采用“装箱法”选择80条地震动记录，与桥梁结构样本随机配对后组成一组桥梁结构-地震动样本，并进行非线性时程分析，得到结构响应数据，用于回归分析建立概率需求模型。
　　③定义桥梁各构件（墩柱、支座、桥台）的四种损伤状态，通过对构件需求能力比分别进行回归分析（线性回归、二次回归），建立桥梁各构件的概率需求模型，并对两种回归分析建立的概率需求模型进行比较，表明由二次回归求得的概率地震需求模型更加合理。
　　④生成各构件在不同损伤状态下的地震易损性曲线，并基于中值超越概率进行桥梁各构件的地震易损性评价。分别运用一阶边界法和二阶单一边界法生成全桥系统在不同损伤状态下的易损性曲线，并基于中值超越概率进行桥梁系统的地震易损性评价，表明地震作用下全桥系统要比任何单一构件“易损”。
　　⑤研究了高速铁路多跨简支箱梁桥结构在纵向和横向地震作用下的易损性，并分别生成了纵向地震和横向地震下的易损性曲线，对不同方向地震作用下的桥梁结构地震易损性进行了对比评估。

目录

1 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

2 桥梁结构地震易损性基本理论

2.1 引言

2.2 地震易损性分析方法

2.3 概率地震需求模型

2.4 地震动

2.5 损伤指标

2.6 本章小结

3 高速铁路简支箱梁桥的概率地震需求模型

3.1 引言

3.2 有限元模型

3.3 不确定性参数

3.4 地震动记录

3.5 损伤状态

3.6 概率需求模型

3.7 本章小结

4 高速铁路简支箱梁桥地震易损性分析

4.1 引言

4.2桥梁构件易损性曲线

4.3 全桥易损性曲线

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间参加的国际学术会议

C. 地震动记录