【摘要】：隨著我國社會和經濟的快速發(fā)展,大跨度橋梁在國內得到了廣泛應用。我國屬地震多發(fā)國家,橋梁在地震作用下的安全性至關重要。由于地震動具有本質上的隨機性,采用真正意義上的隨機振動方法開展大跨度橋梁結構抗震分析更為合理。近二十年來,諸多學者將隨機振動方法應用于大跨度橋梁結構抗震分析,并取得了顯著的研究成果。然而,所采用的隨機振動方法存在計算耗時和不便工程師理解等問題,限制了這些方法在實際工程中的應用。在大跨度橋梁抗震隨機振動分析中,非一致地震激勵問題和彈塑性抗震分析問題是研究的熱點和難點,傳統(tǒng)的隨機振動方法還無法很好地處理這些問題。本文致力于發(fā)展一類高效準確的抗震隨機振動分析時域顯式方法,為非一致地震激勵下大跨度橋梁彈性及彈塑性隨機振動分析提供有效的解決途徑。在此基礎上,進一步開展大跨度橋梁地震易損性研究,提出高效的地震易損性分析方法,為合理評估大跨度橋梁抗震能力提供有效的計算手段。本文研究的主要工作包括:(1)針對線性和非線性隨機振動方法開展了文獻綜述,并系統(tǒng)闡述了大跨度橋梁結構抗震分析所涉及的非一致地震激勵問題、結構彈塑性問題以及地震易損性問題的研究現(xiàn)狀。(2)系統(tǒng)開展了非一致地震激勵下大跨度橋梁彈性隨機振動分析時域顯式方法的研究�；谙鄬\動法,推導了非一致地震激勵下結構動力響應的時域顯式表達式,提出了可考慮非一致地震激勵的隨機振動時域顯式直接法,可快速獲取結構響應的統(tǒng)計矩;同時提出了高效的時域顯式隨機模擬法,可進一步獲取非一致地震激勵下結構響應的平均峰值等更全面的統(tǒng)計信息,并可有效實現(xiàn)結構的動力可靠度分析。以某懸索橋為工程實例,開展非一致地震激勵下的隨機振動分析,驗證了所提方法的有效性,并系統(tǒng)研究了地震激勵的行波效應、失相干效應和局部場地效應對橋梁關鍵響應標準差、平均峰值和結構抗震動力可靠度的影響。(3)系統(tǒng)開展了非一致地震激勵下大跨度橋梁彈塑性隨機振動分析時域顯式方法的研究。對于地震作用下局部進入彈塑性狀態(tài)的大跨度橋梁結構,從結構系統(tǒng)的擬線性運動方程出發(fā),建立了結構地震響應的時域顯式表達式;然后利用該顯式表達式的降維列式優(yōu)勢,提出了僅關于彈塑性單元節(jié)點自由度的時域顯式降維迭代算法,顯著提高了大跨度橋梁結構彈塑性時程分析的計算效率。在此基礎上,結合蒙特卡羅法,提出了非一致地震激勵下大跨度橋梁彈塑性隨機振動分析的時域顯式降維迭代-隨機模擬法。分別以某連續(xù)剛構橋和某懸索橋為工程實例,驗證了所提方法在大跨度橋梁彈塑性抗震隨機響應分析中的可行性。(4)系統(tǒng)開展了大跨度橋梁地震易損性分析方法研究�；跁r域顯式降維迭代算法高效獲取結構地震需求樣本,并利用對數(shù)正態(tài)混合模型準確獲取結構地震需求的概率分布,提出了一種高效準確的大跨度橋梁結構地震易損性分析方法。該方法既可以避免云圖法諸多假定所帶來的計算誤差,也可以克服直接蒙特卡羅法在小失效概率時樣本規(guī)模大的問題。以某懸索橋為工程實例,驗證了所提方法在大跨度橋梁地震易損性分析中的可靠性和高效性。研究結果表明,上述以時域顯式解法為主線所提出的系列方法,可以有效解決非一致隨機地震激勵下大跨度橋梁彈性及彈塑性抗震分析問題,以及地震易損性分析問題,突破了傳統(tǒng)隨機振動抗震分析方法在計算規(guī)模和計算效率方面的制約,具有理想的計算精度和計算效率。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U441

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 宋鵬彥;陳建兵;萬增勇;李杰;;混凝土框架結構隨機地震反應概率密度演化分析[J];建筑結構學報;2015年11期

2 吳文朋;李立峰;邵旭東;劉本永;;基于性能的中等跨徑混凝土斜拉橋抗震風險分析[J];中國公路學報;2015年03期

3 余志武;毛建鋒;談遂;曾志平;;車輛參數(shù)隨機的車橋豎向隨機振動分析[J];鐵道學報;2015年01期

4 蘇成;黃志堅;劉小璐;;高層建筑地震作用計算的時域顯式隨機模擬法[J];建筑結構學報;2015年01期

5 彭勇波;李杰;;非線性隨機振動分析的概率密度演化方法[J];西南交通大學學報;2014年02期

6 劉章軍;熊敏;萬勇;;基于概率密度演化的連續(xù)剛構橋抗震可靠度[J];西南交通大學學報;2014年01期

7 馬長飛;張亞輝;譚平;周福霖;朱丹陽;;基于首次超越理論的高層隔震結構基礎提離易損性分析[J];計算力學學報;2013年05期

8 焦�？�;李愛群;;大跨斜拉橋多點激勵隨機地震響應研究[J];振動工程學報;2013年05期

9 丁幼亮;周廣東;李萬恒;王曉晶;閆昕;;基于演化譜理論的橋梁風致響應非平穩(wěn)性分析[J];中國公路學報;2013年05期

10 徐瑞;張加興;蘇成;;非平穩(wěn)隨機激勵下結構動力可靠度時域顯式子集模擬法[J];工程力學;2013年07期

相關博士學位論文 前8條

1 吳文朋;考慮不確定性的鋼筋混凝土橋梁地震易損性研究[D];湖南大學;2016年

2 黃歡;大規(guī)模非線性系統(tǒng)非平穩(wěn)隨機振動分析方法研究[D];華南理工大學;2015年

3 王子琦;橋梁結構抗震可靠性分析方法研究[D];西南交通大學;2015年

4 徐瑞;大型復雜結構非平穩(wěn)隨機振動分析方法研究[D];華南理工大學;2010年

5 胥潤東;瓊州海峽超大多主跨公鐵兩用懸索橋方案設計和抗震研究[D];西南交通大學;2010年

6 陳兵;橋梁抗震分析的隨機理論及應用研究[D];西南交通大學;2008年

7 陳太聰;結構工程自適應控制的參數(shù)分析新方法研究及其在大跨度斜拉橋施工中的應用[D];華南理工大學;2003年

8 趙巖;橋梁抗震的線性/非線性分析方法研究[D];大連理工大學;2003年

相關碩士學位論文 前3條

1 何光曦;核電工程結構抗震分析的隨機振動方法研究[D];華南理工大學;2017年

2 桑喜領;基于隨機振動時域顯式解法的TMD減震裝置參數(shù)優(yōu)化設計方法研究[D];華南理工大學;2016年

3 張春宇;大型結構局部非線性隨機地震響應分析[D];大連理工大學;2002年

本文編號：2760785