大跨径悬索桥地震易损性及抗震可恢复性分析

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近年来地震工程界逐渐从抗震、减隔震的传统研究向抗震可恢复性研究发展,抗震可恢复性已经成为了学者们研究的热点。目前国内外研究者们在结构的地震易损性分析方面已经取得了不少的成果,但对于悬索桥结构的研究成果较少。为了揭示大跨径悬索桥在地震作用下的损伤演变规律以及抗震可恢复性,有必要展开悬索桥地震易损性以及可恢复性分析。通过悬索桥的地震易损性以及可恢复性分析不仅能够弥补该研究领域的欠缺,还能够为桥梁的可恢复功能结构设计提供依据。本文以普立大桥为工程实例展开研究,采用SAP2000软件建立有限元分析模型,使用增量动力分析(IDA)以及数理统计方法开展结构地震易损性的研究,并依托易损性结果对普立大桥的抗震可恢复性做了分析。本文的研究内容如下:(1)介绍了桥梁地震易损性以及可恢复性研究现状,确定了易损性曲线建立方法,建立了结构抗震可恢复性指标。(2)建立了桥梁有限元分析模型,确定了悬索桥索塔的关键截面以及各截面的损伤指标,选取了多条适宜的实测地震波进行IDA分析。(3)对IDA的分析结果进行拟合处理后,绘制了各关键截面的易损性曲线,得出关键截面的损伤超越概率。建立了多参数易损性面模型,并给出多参数易损性分析结论。(4)分析了索塔左肢上塔顶、上塔底以及下塔底截面震后整体可恢复性以及阶段可恢复性,给出了三个截面在特定地震下抗震能力剩余比期望值的发展规律。本文对普立大桥的分析结果如下:索塔的矮塔肢对地震响应较为敏感,塔柱的上塔顶、上塔底以及下塔底截面的抗震性能较为薄弱。随着谱加速度的增大,关键截面的损伤超越概率处于非线性增长。地震波相对能量持时T在6s至8s区间时,截面的损伤概率增长具有滞后性。上塔顶、上塔底截面的可恢复性指标均达到了Ⅲ类桥梁标准,下塔底截面的可恢复性等级最低,评定为Ⅳ类桥梁标准;上塔顶截面的抗震能力剩余比期望值随着地震动参数的增大而大幅下降,Sa=0.09g时抗震能力剩余比期望值为20.58%,表明在该地震动强度下截面的抗震储备已经明显减少,截面处于危险状态并需要及时地修复加固。通过对悬索桥地震易损性以及可恢复性进行分析,为悬索桥抗震设计提供新的设计思路,并推进地震工程界在抗震可恢复性研究方向的发展。
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