近断层地震动作用下桥梁结构可靠性分析

摘要

随着近年我国经济和交通的大规模发展，越来越多的大跨度桥梁建造并投入使用，而且桥梁的规模越来越大，高塔大跨的斜拉桥逐渐增多，作为生命线工程之一的桥梁工程，其抗震设计及地震作用下可靠性问题变得尤为重要。近断层速度脉冲这个特点，最早引起地震学家和地震工程学家的注意不过是这二十多年的事。近年来，随着具有速度脉冲记录的数量的不断增加，尤其是在1999年中国台湾的Chi-Chi地震中，获得了大量的近断层记录，其中有很多条记录都可以发现速度脉冲，不少研究者都开始致力于对速度脉冲的观察和研究。 本文首先阐述了桥梁抗震可靠度的基本理论，和常用的计算方法；在此基础上，基于随机振动理论，利用多点非一致地震力激励理论方法，分析了大跨度桥梁结构受近断层有速度脉冲的地震输入下抗震可靠度反应谱计算方法。然后将收集到的台湾在Chi-Chi地震中具有速度脉冲的记录，按场地进行了分类。通过对所得记录的反应谱与规范反应谱的比较，以及记录的加速度峰值与速度峰值与断层距的关系，简要分析了近断层具有速度脉冲的地震动特性。最后，使用大型有限元软件建立斜拉桥有限元空间模型进行了动力模态分析，比较了规范反应谱和近断层反应谱按不同方向输入的谱响应分析结果，并利用多点非一致激励反应谱的研究法对其可靠性进行了研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2结构可靠度理论发展概况

1.3我国近年工程结构可靠度研究概况

1.4近断层强地震动研究内容及其现状

1.5结构抗震可靠度

1.5.1以随机振动理论为基础的分析方法

1.5.2以结构抗震规范为基础的分析方法

1.6本文的主要工作

2结构可靠度分析的基本理论

2.1结构可靠性分析的基本概念

2.1.1可靠性与可靠度

2.1.2结构可靠度与失效概率

2.1.3可靠度和可靠指标

2.1.4可靠指标与分项系数的关系

2.2结构可靠度的计算方法

2.2.1一次二阶矩方法(中心点法)

2.2.2改进的一次二阶矩方法(验算点法或JC法)

2.3结构系统可靠度的基本概念

2.3.1结构失效模式

2.3.2结构系统可靠度的一般表示方法及基本公式

3基于反应谱法多点激励下大跨度桥梁结构抗震可靠性分析

3.1一致激励情况下结构抗震反应谱分析方法

3.2多点非一致激励反应谱的研究方法

3.3地震地面运动空间变化效应

3.4基于反应谱理论的结构抗震可靠度分析方法

3.5小结

4近断层具有速度脉冲的地震动特性分析

4.1概述

4.2近断层具有速度脉冲的地震动记录

4.2.1速度脉冲的判别

4.2.2具有速度脉冲的记录

4.3近断层记录的反应谱和我国规范标准反应谱的比较

4.3.1近断层加速度峰值，速度峰值与断层距的关系

4.3.2近断层记录的反应谱和我国规范标准反应谱的比较

4.4小结

5近断层大跨度斜拉桥抗震可靠性分析

5.1斜拉桥概况及动力模态分析

5.1.1桥梁模型简介

5.1.2有限元模型建立

5.1.3动力模态分析

5.2地震谱响应分析

5.3非一致激励反应谱分析近断层桥梁可靠性

5.4 小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢