为了优化沿海地区交通网络、促进区域性经济快速发展,在过去的几十年间,我国在东南沿海地区投资建设了多项大型跨海桥梁工程。我国东南沿海地区处于环太平洋地震带,频发的地震灾害严重威胁着近海桥梁结构的安全。近海桥梁结构寿命周期长、投资成本高,其在地震作用下的破坏将会带来巨大的经济财产损失和严重的社会影响。如何解决近海桥梁工程在其全寿命周期内所面临的地震安全性问题,对于桥梁抗震领域的研究人员是一项重大的挑战。近海桥梁结构位于复杂的海洋工程地质场地中,海水层和海底软土层对地震动传播的影响会导致海底地震动和陆地地震动之间存在明显的特征差异;另外,受地震动行波效应、相干效应以及局部场地效应的影响,近海桥梁结构在不同支撑点处的地震动会存在明显的空间差异性。因此,在针对近海桥梁结构进行抗震性能分析时,应采用近海场地空间变化地震动作为输入。另一方面,近海桥梁结构长期处于海蚀环境中,氯离子腐蚀作用会导致近海桥梁结构的抗震性能随时间不断地退化;如何考虑氯离子腐蚀作用,在全寿命周期内评价近海桥梁结构的抗震性能,对于确保近海桥梁结构的地震安全性具有重要意义。基于上述背景,本文开展了近海场地空间变化地震动模拟方法和近海桥梁结构全寿命周期地震易损性分析方法的研究。主要研究内容如下:(1)基于一维波传播理论和流体动力学基本方程推导了地震动P波作用下海水层的动力刚度矩阵,同时考虑孔隙水对海底土层P波波速和泊松比的影响,将推导得出的海水层动力刚度矩阵与海底土层和基岩的动力刚度矩阵相组合,计算得出了真实近海场地的地震动传递函数;在此基础上,采用谱表示法对海底表面三向地震动进行了模拟。研究结果表明:模拟得出的海底地震动与实测海底地震动的基本特性相一致,在海水层P波共振频率处发生的相消干涉效应会导致海底竖向地震动强度大幅降低,因此,海底地震动竖向与水平向PGA比值要远小于陆地地震动。(2)基于近海场地地震动传递函数的计算方法,提出了两种考虑行波效应、相干效应和局部场地效应的海底空间变化地震动模拟方法。两种方法分别采用基岩地震动谱模型和实测陆地地震动数据对近海场地的空间变化地震动进行模拟。模拟结果表明,采用两种方法生成的海底空间变化地震动的功率谱密度函数均与理论计算得出的目标值吻合较好;此外,不同模拟点处海底表面竖向地震动之间的迟滞相干函数要明显小于基岩竖向地震动,尤其是在海水层的P波共振频率处。(3)提出了考虑氯离子腐蚀作用的近海桥梁结构全寿命周期地震易损性分析方法。首先基于氯离子时变腐蚀电流密度模型推导得出了近海桥梁结构内钢筋在不同寿命周期的腐蚀程度计算公式;然后通过考虑结构、材料与腐蚀参数的不确定性,建立了近海桥梁结构在不同寿命阶段的有限元分析模型,最后采用空间变化地震动为输入研究了近海钢筋混凝土连续刚构桥在全寿命周期内的地震易损性。研究结果表明:在氯离子腐蚀作用下,算例桥梁的地震易损性在全寿命周期内呈上升趋势,氯离子腐蚀起始后第90年的算例桥梁在达到相同破坏极限状态的易损性PGA均值要比未腐蚀桥梁降低约40%左右;此外,空间地震动行波效应、相干效应、以及局部场地效应均对算例桥梁在全寿命周期内的地震易损性造成了显著影响;因此,采用空间变化地震动对近海桥梁结构的全寿命地震易损性进行研究是十分必要的。(4)采用OpenSees有限元软件建立了考虑土-结构相互作用(Soil-Structure Interaction,SSI)、动水附加质量以及氯离子腐蚀作用的跨海斜拉桥结构有限元分析模型,在斜拉桥桩基与基础之间采用基于P-y、T-z和Q-z材料的土弹簧进行连接,通过在桩基不同位置的土弹簧固结点处输入模拟生成的近海场地空间变化地震动,.对算例近海斜拉桥结构的全寿命周期地震易损性进行计算。不同工况的对比分析结果表明,近海场地地震动输入、地震动空间效应、SSI、动水附加质量和氯离子腐蚀作用均会对跨海斜拉桥结构的地震易损性造成不同程度的影响,采用本文提出的方法能够更为合理地计算跨海斜拉桥结构在全寿命周期内的地震易损性。