序列地震作用下连续梁桥抗震性能评估

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余震作用下,桥梁结构的震害会在主震造成的损伤基础上进一步发展,发生更为严重的破坏。本文以天水郡十字交通疏解工程立交桥为工程背景,选取其中两联(一联直线梁桥、一联曲线梁桥)为研究对象,开展序列地震作用下的易损性分析,并与主震作用下的易损性进行对比,评价研究对象在序列地震作用下的抗震性能。主要研究内容包括以下几个方面:(1)通过阅读大量文献和资料,详细介绍了桥梁抗震和序列地震在国内外的研究现状,总结了序列地震动的构造方法,阐述了本文所用到的均匀设计法和响应面法,介绍了易损性理论和损伤指标的确定方法。(2)以实际工程为依托,考虑了桩土相互作用,运用CSi Bridge有限元软件建立了两个研究对象的非线性有限元模型,由于桥墩较矮,在墩底加入剪切弹簧来模拟其有可能发生的剪切破坏;采用Maxwell力学模型模拟Lock-up装置,钢筋、混凝土分别采用SIMPLE和Mander本构模型,以考虑墩柱的非线性,并对全桥进行了自振特性分析。(3)根据桥址处场地类别,从美国PEER地震数据库中选取了一系列地震记录作为主震,并在相应的余震记录中选取了震级最大的一条作为余震,在余震和主震之间给定一定的时间间隔,构造序列地震动。(4)确定了桥梁结构的参数变量及其统计分布特征,根据均匀设计表建立了“桥梁-主震”、“桥梁-序列地震”样本对。(5)对桥墩截面进行了弯矩-曲率分析,选取位移延性比作为桥墩的损伤指标,将剪切应变作为支座的损伤指标,定义了不同损伤状态下的损伤指数,基于样本数据进行响应面函数拟合,计算桥梁结构在各强度地震作用下的响应,通过对数回归分析,绘制了构件易损性曲线,基于一阶界限估计法,建立了系统易损性曲线。(6)对比分析了主震与序列地震作用下桥梁的动力响应,结果表明序列地震作用下各构件的响应均有不同程度的增长,主震作用下的墩顶残余位移在余震作用后会进一步发展。(7)将主震与序列地震作用下构件及系统的易损性进行对比,并进行了定量分析,发现无论是构件层面,还是系统层面,序列地震作用下的易损性都大于主震作用下易损性,为今后桥梁抗震设计工作和规范的发展提供借鉴。
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