【摘要】：隨著我國交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展,公路、隧道、橋梁等交通設施得到了前所未有的迅猛建設。然而地震災害后的資料表明橋梁在地震作用下容易受到損傷,且其損傷程度直接決定了震后救援的暢通以及經(jīng)濟損失的大小。因此,如何有效預測橋梁震后的性能水平進而對交通系統(tǒng)的可靠性進行評估至關(guān)重要。橋梁震后的損傷以及破壞情況可以通過易損性研究得到,但是由于傳統(tǒng)的易損性方法普遍計算工作量較大不易應用到工程實際中,所以尋找一種可靠性高且計算量適當?shù)囊讚p性方法正是本文探討的初衷。文章以一鋼筋混凝土隔震連續(xù)梁橋作為研究對象,采用基于高維模型表達的(High Dimensional Model Representation,簡稱HDMR)近似模型方法對該橋梁的主要構(gòu)件進行地震易損性研究,并在此基礎(chǔ)上考慮多維極限狀態(tài)的橋梁系統(tǒng)地震易損性,本文研究內(nèi)容主要包含以下幾個方面:(1)介紹HDMR的基本理論以及基于HDMR近似模型的構(gòu)造方法,通過兩個算例闡述HDMR近似模型的具體構(gòu)造流程以及相比響應面近似模型法的優(yōu)越性。(2)本文研究對象鋼筋混凝土(后文簡稱RC)隔震連續(xù)梁橋的三維分析模型采用OpenSees有限元軟件進行建模,通過與Sap2000同模型模態(tài)對比分析表明本文分析模型可靠。選擇混凝土抗壓強度f_c、鋼筋彈性模量E以及支座屈服后剛度k_2作為材料不確定性因素;結(jié)合地震動不確定因素對數(shù)值模擬試驗進行中心復合樣本設計,其中試驗采用的地震波通過橋梁的目標反應譜在PEER地震B(yǎng)庫中選擇。(3)通過非線性有限元分析,獲得試驗樣本對應的地震響應,在基于HDMR的理論基礎(chǔ)上,建立HDMR橋梁近似模型,對近似模型進行擬合精度檢驗,驗證其可靠性。運用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法得到橋梁一維(基于構(gòu)件)的地震易損性曲線,對隔震橋梁的性能進行初步評估。在此基礎(chǔ)上,進一步研究多維性能指標橋梁的體系易損性,通過對比分析以及參數(shù)分析表明:性能指標間的相關(guān)性對結(jié)構(gòu)易損性有重要影響,且橋梁多維易損性與一維易損性相比更為保守且合理。
【圖文】：

圖 1-1 橋梁落梁破壞 圖 1-2 隔震支座位移過大破壞美國太平洋地震科研機構(gòu)（PEER）最早提倡基于性能的抗震設計思想，地震易損性分析是地震災害風險分析的重要組成部分，它是一種良好的橋梁性能評估手段。易損性體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)在特定地震強度下超出性能極限的條件概率，表現(xiàn)了結(jié)構(gòu)在地震作用下需求與能力的一種關(guān)系，其表達式可以為 Fragility P[ Demand Capcity IM]，其中IM 為地震動強度參數(shù)。云圖法作為傳統(tǒng)易損性分析方法運用較為普遍，其本質(zhì)是通過大量的非線性動力計算建立 與結(jié)構(gòu)地震需求（EDP）之間的線性回歸方程，在此基礎(chǔ)上結(jié)合合理的抽樣方法或者蒙特卡洛模擬建立結(jié)構(gòu)的易損性曲線。但是云圖法存在一些無法避免的問題：1)若考慮結(jié)構(gòu)不確定性，加入過多不確定參數(shù)時，云圖法所需要的數(shù)值模擬試驗樣本將會是大量的，對于復雜的橋梁結(jié)構(gòu)來說計算工作量巨大，并且效率很低；2)云圖法在獲得回歸方程的時候假定結(jié)構(gòu)在各個地震強度下的響應具有相同的離差，但是該假設決定了云圖法不能有效的反應不同地震強度對應的地震需求的真是差異性。所以，尋找一種易損性方法能夠有效考慮結(jié)構(gòu)不確定性并且能控制非線性動力計算量是如今迫切的需求。

圖 1-1 橋梁落梁破壞 圖 1-2 隔震支座位移過大破壞美國太平洋地震科研機構(gòu)（PEER）最早提倡基于性能的抗震設計思想，地震易損性分析是地震災害風險分析的重要組成部分，它是一種良好的橋梁性能評估手段。易損性體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)在特定地震強度下超出性能極限的條件概率，表現(xiàn)了結(jié)構(gòu)在地震作用下需求與能力的一種關(guān)系，其表達式可以為 Fragility P[ Demand Capcity IM]，其中IM 為地震動強度參數(shù)。云圖法作為傳統(tǒng)易損性分析方法運用較為普遍，其本質(zhì)是通過大量的非線性動力計算建立 與結(jié)構(gòu)地震需求（EDP）之間的線性回歸方程，在此基礎(chǔ)上結(jié)合合理的抽樣方法或者蒙特卡洛模擬建立結(jié)構(gòu)的易損性曲線。但是云圖法存在一些無法避免的問題：1)若考慮結(jié)構(gòu)不確定性，加入過多不確定參數(shù)時，云圖法所需要的數(shù)值模擬試驗樣本將會是大量的，對于復雜的橋梁結(jié)構(gòu)來說計算工作量巨大，并且效率很低；2)云圖法在獲得回歸方程的時候假定結(jié)構(gòu)在各個地震強度下的響應具有相同的離差，但是該假設決定了云圖法不能有效的反應不同地震強度對應的地震需求的真是差異性。所以，尋找一種易損性方法能夠有效考慮結(jié)構(gòu)不確定性并且能控制非線性動力計算量是如今迫切的需求。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U442.55

【參考文獻】

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本文編號：2678401