本文關(guān)鍵詞：基于性能的橋梁抗震設計中地震動強度指標的優(yōu)化選擇研究

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【摘要】：隨著全球范圍內(nèi)的地震頻發(fā),地震對于人類所帶來的破壞也在逐步加大。在地震環(huán)境中,與結(jié)構(gòu)抗震性能和地震需求相關(guān)的大量不確定因素決定了確定性的方法并不適用于結(jié)構(gòu)抗震。因此,以全概率理論為基礎(chǔ)、基于性能的地震工程學理論(Performance-Based Earthquake Engineering, PBEE)已成為國際地震工程和結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域的研究熱點,被公認為未來結(jié)構(gòu)抗震設計理論的發(fā)展方向,并已逐漸應用于橋梁抗震設計中,形成了基于性能的橋梁抗震設計理論(Performance-Based Seismic Design, PBSD)。在PBEE和PBSD中,必須要將工程場地處的地震動強度水平作為一個參數(shù)進行量化,即地震動強度指標(Intensity Measure, IM),從而描述工程場地的地震活動性,并在橋梁抗震設計中加以應用。而且,PBEE和PBSD理論非常重視地震學與橋梁抗震之間的緊密聯(lián)系,其第一個分析階段就是概率地震風險分析(Probabilistic Seismic Hazard Analysis, PSHA),選擇合理的地震動強度指標(IM),來表征工程場地的地震危險性,并選擇符合工程場地實際地震環(huán)境和地震風險水平的高質(zhì)量地震波進行結(jié)構(gòu)動力分析。地震動關(guān)鍵特性的隨機性會傳遞給后續(xù)的每一個分析階段并顯著影響到概率地震需求、EDP風險曲線和地震易損曲線等所有重要計算結(jié)果。因此,IM和地震波的合理選擇,成為整個PBEE和PBSD理論中最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的一環(huán)。因此,本文以基于性能的橋梁抗震設計理論為基礎(chǔ),對目前最主要使用的兩種單參數(shù)IM,即峰值地面運動加速度PGA和譜加速度Sa,進行了對比分析,在此基礎(chǔ)上,提出了一種新型多參數(shù)IM——基于關(guān)鍵模態(tài)周期譜加速度的多參數(shù)IM,并開發(fā)了與之相應的概率地震風險分析方法。論文的主要工作包括：(1)查閱大量國內(nèi)外文獻資料,對概率地震風險分析、橋梁抗震設計理論、基于性能的地震工程學和橋梁地震易損性分析等方面的研究發(fā)展進行系統(tǒng)回顧與總結(jié)；(2)采用非規(guī)則連續(xù)梁橋作為研究對象,對比分析了峰值地面運動加速度PGA和譜加速度Sa分別作為IM時,在基于性能的橋梁抗震設計中的使用效果,發(fā)現(xiàn)Sa對于橋梁地震需求預計的精度一般會高于PGA,且PGA對于EDP風險水平的預計會偏于非保守,對橋梁抗震不利；(3)基于以上研究,提出了一種新型多參數(shù)IM——基于關(guān)鍵模態(tài)周期譜加速度的多參數(shù)IM,可以有效考慮到頻譜特性、高模態(tài)效應等對于結(jié)構(gòu)地震響應的影響,能夠顯著提高橋梁結(jié)構(gòu)地震需求預計、EDP風險曲線和地震易損性曲線等計算結(jié)果的精確性和計算效率。(4)針對基于關(guān)鍵模態(tài)周期譜加速度的多參數(shù)IM,發(fā)展了相應的概率地震風險分析方法,從而有效提高了該新型多參數(shù)IM的實用性和可操作性。
【關(guān)鍵詞】：基于性能的地震工程學 橋梁抗震設計 地震動強度指標 峰值地面運動加速度 譜加速度 基于關(guān)鍵模態(tài)周期譜加速度的多參數(shù)地震動強度指標
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-10
• ABSTRACT10-17
• 第一章 緒論17-22
• 1.1 概述17-18
• 1.2 地震動關(guān)鍵特性及其概率分布對于結(jié)構(gòu)地震需求的影響研究18-19
• 1.3 地震動強度指標(Intensity Measure,IM)19-21
• 1.4 本論文研究的內(nèi)容及擬解決的問題21-22
• 第二章 基于PBEE理論的地震動強度指標選擇研究22-27
• 2.1 地震動強度指標選擇的評價標準22-23
• 2.2 概率地震風險分析(Probabilistic Seismic Hazard Analysis,PSHA)23-24
• 2.3 概率地震需求分析(Probabilistic Seismic Demand Analysis,PSDA)24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 單參數(shù)地震動強度指標27-45
• 3.1 概述27
• 3.2 算例分析27-32
• 3.2.1 算例橋梁有限元模型的建立29-30
• 3.2.2 算例橋梁的動力特性分析30-32
• 3.2.3 地震動強度指標的選擇32
• 3.2.4 工程需求參數(shù)的選擇32
• 3.3 概率地震風險分析32-38
• 3.3.1 峰值地面運動加速度的概率地震風險分析32-34
• 3.3.2 實際地震波的選擇34-36
• 3.3.3 譜加速度的概率地震風險分析36-38
• 3.4 概率地震需求分析38-42
• 3.4.1 采用峰值地面運動加速度作為IM38-40
• 3.4.2 采用譜加速度作為IM40-42
• 3.5 工程需求參數(shù)風險曲線42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第四章 基于關(guān)鍵模態(tài)譜加速度的多參數(shù)地震動強度指標45-54
• 4.1 新型多參數(shù)地震動強度指標45-47
• 4.1.1 基于關(guān)鍵模態(tài)周期譜加速度的多參數(shù)IM45
• 4.1.2 新型多參數(shù)IM的概率地震風險分析方法45-47
• 4.1.3 針對算例橋梁的新型多參數(shù)IM計算47
• 4.2 新型多參數(shù)IM的概率地震風險分析47-48
• 4.3 新型多參數(shù)IM的概率地震需求分析48-51
• 4.3.1 概率地震需求預計48-50
• 4.3.2 概率地震需求模型50-51
• 4.4 工程需求參數(shù)風險曲線51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第五章 結(jié)論與展望54-56
• 5.1 主要研究工作及結(jié)論54-55
• 5.2 研究展望55-56
• 參考文獻56-59
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)活動及成果情況59

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本文編號：562163