叠合柱高墩大跨连续刚构桥概率地震易损性及风险分析.pdf

西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于 ,在年解密后适用本授权书: 。(请在以上方框内打“√”). 学位论文作者签名:戤吼印济洲I嗣指导老师签名:了秀士尹日期:压小p,驴万方数据西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下: ,定义了叠合柱四个损伤极限状态和五个损伤区域,以截面曲率为损伤指标并进行量化,确定了损伤极限状态和曲率指标之间的对应关系。考虑叠合柱材料主要参数的不确定性和轴力的不确定性,建立了以轴力为变量,以曲率为指标的叠合柱截面概率抗震能力模型(第三章)。 ,揭示了叠合柱高墩在纵、横向地震作用下地震需求沿墩高的分布规律,确定了叠合柱高墩的控制截面。考虑结构不确定性和地震动不确定性,建立叠合柱高墩控制截面在纵、横向地震作用下的概率地震需求模型(第四章)。 ,对叠合柱高墩连续刚构桥进行纵、横向地震作用下的易损性分析,获得桥墩控制截面的易损性曲线,分析了桥墩在地震作用下的损伤分布规律,并对两种概率模式的易损性曲线进行对比。在构件易损性分析的基础上,用一阶界限法获得桥梁结构体系的易损性曲线(第五章)。 ,对叠合柱高墩大跨径连续刚构桥进行概率地震风险分析和概率地震需求分析并进行对比。计算了设计基准期内桥墩控制截面和桥梁结构体系的地震风险概率,结合现行公路桥梁抗震设防标准,对叠合柱高墩大跨径连续刚构桥的抗震性能进行评估(第六章)。学位论文作者签名:鼢日期:》矾艺争FR l&回万方数据西南交通大学博士研究生学位论文第l页摘要连续刚构桥因其跨越能力大、地形适应性强、造价适中等优势,成为西部山区跨越峡谷地形的主要桥型。由于受地形限制,连续刚构的桥墩越来越高,不断刷新原有记录,而由于钢筋混凝土白重大、延性差的缺点,已经成为桥墩向更高发展的瓶颈。采用钢管混凝土叠合柱作为大跨径连续刚构桥的桥墩,是突破这一瓶颈的一个新的尝试。由于叠合柱材料的本构模型、力学性能和破坏方式等均与钢筋混凝土有较大差异, 对其抗震性能和损伤评估缺乏系统的研究。因此,深入系统地研究钢管混凝土叠合柱高墩大跨径连续刚构桥的抗震性能和损伤规律,对这一桥梁新型结构的设计和推广应用,均具有重要的意义。本文采用数值模拟和概率解析方法,对叠合柱高墩大跨径连续刚构桥的概率地震易损性分析和概率地震风险分析进行研究,主要研究内容如下: (1)应用纤维模型对50个相同尺寸不同强度的叠合柱截面样本进行偏心受压破坏的全过程数值模拟,。根据样本数值模拟的破坏状态,将叠合柱截面划分为弹性和非弹性、需要修复和不需要修复、可修复和不可修复、倒塌和不倒塌四个性能目标和无损伤、轻微损伤、中等损伤、严重损伤、完全损伤五个损伤状态。,考虑偏心受压状态轴力的变化,不考虑纤维材料参数的不确定性,建立了以轴力为变量的叠合柱截面确定性抗震能力模型。同时,考虑纤维材料参数的不确定性,根据50个抽样样本偏心受压数值模拟结果,分析不同损伤状态曲率指标的统计分布规律,建立以轴力为变量的叠合柱概率抗震能力模型。(2)以一座跨径为105m+200m+200m+105m叠合柱高墩连续刚构桥为例,选择 17条符合场地特征的实际地震波,以PGA为地震动参数,,分别输入每条地震波进行动力弹塑性时程分析和其中的一条地震波进行IDA分析,获得纵、横向地震作用下地震需求沿墩高的分布规律,确定桥墩的最不利截面作为地震需求分析的控制截面。考虑桥墩截面材料参数和地震动的不确定性,分别输入17条实际地震波进行IDA计算,对计算结果进行统计分析,建立叠合柱桥墩控制截面以PGA为变量的概率地震需求模型。(3)应用可靠度理论,分别推导考虑结构和地震动不确定性以及只考虑地震动不确定性的地震易损性函数解析表达式。根据概率抗震能力和概率抗震需求的参数统计值,获得纵、横向地震输入下叠合柱高墩控制截面的地震易损性曲线,