【摘要】：隨著我國(guó)交通事業(yè)的蓬勃發(fā)展,公路、隧道、橋梁等交通設(shè)施得到了前所未有的迅猛建設(shè)。然而地震災(zāi)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(jì)損失的大小。因此,如何有效預(yù)測(cè)橋梁震后的性能水平進(jìn)而對(duì)交通系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評(píng)估至關(guān)重要。橋梁震后的損傷以及破壞情況可以通過(guò)易損性研究得到,但是由于傳統(tǒng)的易損性方法普遍計(jì)算工作量較大不易應(yīng)用到工程實(shí)際中,所以尋找一種可靠性高且計(jì)算量適當(dāng)?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(duì)象,采用基于高維模型表達(dá)的(High Dimensional Model Representation,簡(jiǎn)稱HDMR)近似模型方法對(duì)該橋梁的主要構(gòu)件進(jìn)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?jī)?nèi)容主要包含以下幾個(gè)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(guò)兩個(gè)算例闡述HDMR近似模型的具體構(gòu)造流程以及相比響應(yīng)面近似模型法的優(yōu)越性。(2)本文研究對(duì)象鋼筋混凝土(后文簡(jiǎn)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(jìn)行建模,通過(guò)與Sap2000同模型模態(tài)對(duì)比分析表明本文分析模型可靠。選擇混凝土抗壓強(qiáng)度f(wàn)_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(dòng)不確定因素對(duì)數(shù)值模擬試驗(yàn)進(jìn)行中心復(fù)合樣本設(shè)計(jì),其中試驗(yàn)采用的地震波通過(guò)橋梁的目標(biāo)反應(yīng)譜在PEER地震B(yǎng)庫(kù)中選擇。(3)通過(guò)非線性有限元分析,獲得試驗(yàn)樣本對(duì)應(yīng)的地震響應(yīng),在基于HDMR的理論基礎(chǔ)上,建立HDMR橋梁近似模型,對(duì)近似模型進(jìn)行擬合精度檢驗(yàn),驗(yàn)證其可靠性。運(yùn)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(duì)隔震橋梁的性能進(jìn)行初步評(píng)估。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步研究多維性能指標(biāo)橋梁的體系易損性,通過(guò)對(duì)比分析以及參數(shù)分析表明:性能指標(biāo)間的相關(guān)性對(duì)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(guò)大破壞美國(guó)太平洋地震科研機(jī)構(gòu)（PEER）最早提倡基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想，地震易損性分析是地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析的重要組成部分，它是一種良好的橋梁性能評(píng)估手段。易損性體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)在特定地震強(qiáng)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(dá)式可以為 Fragility P[ Demand Capcity IM]，其中IM 為地震動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)。云圖法作為傳統(tǒng)易損性分析方法運(yùn)用較為普遍，其本質(zhì)是通過(guò)大量的非線性動(dòng)力計(jì)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(wú)法避免的問(wèn)題：1)若考慮結(jié)構(gòu)不確定性，加入過(guò)多不確定參數(shù)時(shí)，云圖法所需要的數(shù)值模擬試驗(yàn)樣本將會(huì)是大量的，對(duì)于復(fù)雜的橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)計(jì)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(shí)候假定結(jié)構(gòu)在各個(gè)地震強(qiáng)度下的響應(yīng)具有相同的離差，但是該假設(shè)決定了云圖法不能有效的反應(yīng)不同地震強(qiáng)度對(duì)應(yīng)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(dòng)力計(jì)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(guò)大破壞美國(guó)太平洋地震科研機(jī)構(gòu)（PEER）最早提倡基于性能的抗震設(shè)計(jì)思想，地震易損性分析是地震災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分析的重要組成部分，它是一種良好的橋梁性能評(píng)估手段。易損性體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)在特定地震強(qiáng)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(dá)式可以為 Fragility P[ Demand Capcity IM]，其中IM 為地震動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)。云圖法作為傳統(tǒng)易損性分析方法運(yùn)用較為普遍，其本質(zhì)是通過(guò)大量的非線性動(dòng)力計(jì)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(wú)法避免的問(wèn)題：1)若考慮結(jié)構(gòu)不確定性，加入過(guò)多不確定參數(shù)時(shí)，云圖法所需要的數(shù)值模擬試驗(yàn)樣本將會(huì)是大量的，對(duì)于復(fù)雜的橋梁結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)計(jì)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(shí)候假定結(jié)構(gòu)在各個(gè)地震強(qiáng)度下的響應(yīng)具有相同的離差，但是該假設(shè)決定了云圖法不能有效的反應(yīng)不同地震強(qiáng)度對(duì)應(yīng)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(dòng)力計(jì)算量是如今迫切的需求。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U442.55

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2678401