基于可靠度理论的钢筋混凝土梁式桥地震安全性研究

摘要

我国广大城市经济和城镇化处于高速发展阶段，当面临地震灾害时，要求城市工程系统具有足够的地震安全性。作为生命线工程系统的重要组成部分，城市桥梁的地震安全性一直备受关注。如果桥梁在地震中受到了严重破坏，会引起交通的中断甚至瘫痪，导致无法进行正常的物资运输和人员伤亡的救援工作。而桥梁在使用期内，当经历了自然老化、车辆荷载、外界环境等影响，其地震安全性水平尚不明确。所以有必要对桥梁的地震安全性进行分析和评价。以往的研究大都没有直接给出桥梁地震安全性的定义以及评价其安全性的直接指标，对已建桥梁的地震安全性，也没有同时考虑地震作用和结构参数的随机性，故本文分析了现有研究成果和方法的优缺点，以这些研究成果为基础，提出了桥梁地震安全性的概念，从桥梁可靠度理论出发，研究了钢筋混凝土梁式桥的地震安全性，并建立了一个钢筋混凝土梁桥的地震安全性评价体系框架。主要包括以下内容:
　　1.本文基于可靠度理论，考虑了对结构抗力有重要影响的材料强度随机性和计算模式的不确定性，在研究了构件的震害现象和破坏准则后，给出了构件不同损伤极限状态下的功能函数。用响应面法计算桥墩、支座和基础在多遇地震、常遇地震、罕遇地震下的失效概率，得到了构件在设计基准期内两阶段设计条件下的地震可靠度。
　　2.定义了地震安全评价指标，给出了构件不同安全等级的划分标准，判断了构件不同损伤状态的安全性和使用情况。定义了桥梁系统中单元的概念以及桥梁单元的地震安全等级划分，最后建立了钢筋混凝土桥梁系统的地震安全性评价方法，以此评价已建桥梁的地震安全性。
　　3.给出了钢筋混凝土连续梁桥的工程算例。以钢筋和混凝土强度为输入变量，按照计算构件失效概率、地震可靠度的步骤，计算了桥墩、支座、基础的失效概率和可靠度，并按照定义的安全指标，计算了构件的安全等级以及钢筋混凝土梁桥体系的安全等级，以此评价已建桥梁系统的地震安全性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景及选题意义

1．2 国内外的研究现状

1．3 本文研究内容

第二章 桥梁震害及结构可靠度基本理论

2．1 桥梁震害

2．1．1 桥梁的破坏形式

2．1．2 典型桥梁的震害分析

2．1．3 钢筋混凝土梁式桥的破坏机理

2．2．1 国际研究现状及发展方向

2．2．2 我国结构可靠度理论研究状况

2．3 可靠度的基本概念和原理

2．3．1 极限状态和功能函数

2．3．2 结构的可靠度

2．4 结构可靠度的计算方法

2．4．1 一次二阶矩法

2．4．2 蒙特卡洛法

2．4．3 响应面法

2．4．4 集成化晌应面法

2．5 结构系统的可靠度

2．5．1 结构系统可靠度的基本概念

2．5．2 结构系统可靠度的一般表示方法

2．5．3 结构系统可靠度的层次分析法

2．6 本章小结

第三章 钢筋混凝土梁式桥的地震安全性分析

3．1 钢筋混凝土粱式桥的可靠度计算

3．1．1 震害等级的划分

3．1．2 极限状态和功能函数的建立

3．1．3 破坏准则的确定

3．1．4 地震可靠度

3．1．5 构件的可靠度计算步骤

3．2 钢筋混凝土梁式桥构件的地震安全性评价

3．2．1 构件安全评价指标的定义

3．2．2 桥梁构件的安全水平划分

3．3 桥梁系统的地震安全性评价

3．3．1 桥梁单元的地震安全性等级划分

3．3．2 桥梁系统的地震安全性等级划分

3．4 分析与验证

第四章 钢筋混凝土梁式桥算例分析

4．1 钢筋混凝土粱式桥模型建立及地震反应分析

4．1．1 钢筋混凝土连续梁桥简介

4．1．2 钢筋混凝土连续梁桥有限元模型建立

4．1．3 地震反应分析方法选择

4．1．4 钢筋混凝土连续梁桥的地震反应分析

4．2 钢筋混凝土连续梁桥算例的地震安全性分析

4．2．1 地震可靠度的计算

4．2．2 桥粱安全等级的划分

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

附录

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表的文章

攻读硕士期间参与的科研项目