【摘要】：近斷層地震動相比于遠場地震動有著較為明顯的速度脈沖波段,并且伴有強烈地豎向地震動,導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重震害。為了合理評估近斷層地震動作用下典型鋼筋混凝土橋墩地震易損性,現(xiàn)以一我國常見公路中等跨徑鋼筋混凝土橋墩為研究對象,基于OpenSees抗震分析軟件,考慮材料強度的不確定性,采用拉丁超立方抽樣建立了13個鋼筋混凝土橋墩模型,隨機與從PEER地震數(shù)據(jù)庫中挑選的13條具有明顯速度脈沖的近斷層地震記錄組合成“地震動-橋墩”樣本。首先通過推導(dǎo)分析,確定了橋墩在完好、基本完好、輕微破壞、中等損傷和嚴(yán)重損傷狀態(tài)下的位移延性系數(shù)、曲率延性系數(shù)和位移轉(zhuǎn)角等損傷參數(shù)的取值;然后選取8條遠場地震動對橋墩進行非線性時程分析,分別計算小震、中震和大震下橋墩響應(yīng),并與近斷層地震動計算結(jié)果相比較,結(jié)果證明近斷層地震動下橋墩損傷明顯大于遠場地震動作用;最后對13個分析樣本進行水平和豎向地震動聯(lián)合作用下的增量動力分析,其中豎向地震動峰值和水平地震動峰值按照等比例增加,建立了墩頂位移延性系數(shù)、墩低控制截面曲率延性系數(shù)和位移角等參數(shù)的易損性曲線,并與遠場地震動作用下易損性曲線進行了比較。結(jié)果表明:近斷層地震動作用下的鋼筋混凝土橋墩相比遠場地震動的作用下呈現(xiàn)出更為劇烈的地震響應(yīng)。論文主要包括以下幾方面內(nèi)容:(1)確定了本文所選模型在不同損傷狀態(tài)下的損傷參數(shù)取值;本文選取墩頂水平位移、墩底控制截面曲率和位移角作為描述橋墩在地震動作用下達到完好、基本完好、輕微破壞、中等破壞以及倒塌五種破壞狀態(tài)的損傷參數(shù),并分別根據(jù)公式推導(dǎo)、靜力彈塑性推覆分析、相關(guān)統(tǒng)計結(jié)果,確定了上述三種損傷參數(shù)在不同破壞狀態(tài)的取值。(2)對遠場地震動作用和近斷層地震動作用下鋼筋混凝土橋墩的損傷參數(shù)進行了比較;根據(jù)增量動力分析方法的特點,分別對選取的近斷層地震動記錄與遠場地震動記錄進行峰值調(diào)整,對比驗證鋼筋混凝土橋墩在小震(0.1g)、中震(0.2g)、大震(0.4g)三級抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)下的參數(shù)變化,給出對比分析的結(jié)論。(3)建立了近斷層地震動作用下鋼筋混凝土橋墩的易損性曲線基于理論易損性分析方法的概念,給出了近斷層地震動作用下的上述三種損傷參數(shù)的易損性曲線,對鋼筋混凝土橋墩做易損性評估,為了更好的說明結(jié)果,同樣給出遠場地震動作用下的易損性曲線做對比驗證。
[Abstract]:Compared with far field ground motion, near-fault ground motion has obvious velocity pulse band and strong vertical ground motion, which results in serious earthquake damage of bridge structure. In order to reasonably evaluate the seismic vulnerability of typical reinforced concrete pier used in near-fault seismic action, this paper takes the reinforced concrete pier of a common highway in China as the research object, based on the OpenSees seismic analysis software. Considering the uncertainty of material strength, 13 models of reinforced concrete pier are established by Latin hypercube sampling. Random and 13 near-fault seismic records with obvious velocity pulses selected from the PEER seismic database are combined to form a sample of "ground motion and bridge pier". Firstly, the damage parameters such as displacement ductility coefficient, curvature ductility coefficient and displacement angle are determined under the condition of intact, basic intact, slight damage, moderate damage and serious damage. Then eight far-field ground motions are selected to carry out nonlinear time-history analysis of bridge piers, and the pier responses under small, moderate and large earthquakes are calculated, respectively, and compared with the results of near-fault ground earthquake. The results show that the pier damage caused by near-fault earthquake is obviously greater than that of far-field ground motion, and the incremental dynamic analysis of 13 analysis samples under the combined action of horizontal and vertical ground motion is carried out. The peak value of vertical ground motion and the peak value of horizontal ground motion increase according to the equal proportion. The ductility coefficient of pier top displacement, the ductility coefficient of low controlled section curvature of pier and the vulnerable curve of displacement angle are established. It is compared with the vulnerability curve under the action of far-field ground motion. The results show that the reinforced concrete pier used in near-fault seismic action presents a more severe seismic response than that under the action of far-field ground motion. The main contents of this paper are as follows: (1) the damage parameters of the selected model under different damage states are determined, and the horizontal displacement of the pier top is selected in this paper. The curvature and displacement angle of the control section at the bottom of the pier are used to describe the damage parameters of the pier under the action of ground motion, such as intact, basic intact, slight damage, moderate failure and collapse. The values of the above three damage parameters in different failure states are determined by static elastic-plastic nappe analysis and correlation statistical results. (2) the damage parameters of reinforced concrete pier under the action of near-fault earthquake and far field ground motion are compared; According to the characteristics of incremental dynamic analysis method, the peak values of selected near-fault ground motion records and far-field ground motion records are adjusted respectively. The parameter changes of reinforced concrete pier under the seismic fortification standards of small earthquake (0.1g), moderate earthquake (0.2g) and large earthquake (0.4g) are compared and verified. The conclusion of comparative analysis is given. (3) based on the concept of theoretical vulnerability analysis, the vulnerability curve of reinforced concrete pier for near-fault seismic action is established. The vulnerability curves of the above three damage parameters used in near-fault seismic action are given, and the vulnerability of reinforced concrete pier is evaluated. In order to better explain the results, the vulnerability curves under the action of far-field ground motion are also compared and verified.
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U442.55;U448.34

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本文編號：2262135