规则桥梁概率地震需求与抗震能力研究

论文摘要

规则桥梁是公路工程中应用最广、同时也是地震作用下最易损的一类桥型,因此其抗震设计一直成为人们关注的焦点问题。本文针对公路规则桥梁,对其基于性能的抗震设计中的地震需求和抗震能力分析问题进行了研究探讨,主要工作和研究结论如下：（1）在前人研究的基础上,提出采用桥墩构件的破坏形态作为划分规则桥梁结构性能水准的依据,并定义了桥墩构件的五个性能极限状态及其控制条件；根据所定义的性能极限状态,提出了规则桥梁六水平的性能水准。（2）以墩顶位移漂移率作为性能设计参数,通过对国内外大量的弯曲破坏型钢筋混凝土墩柱试件滞回试验实测数据的统计分析,确定了目标墩顶位移漂移率的概率分布规律；利用数理分析软件,确定了各目标墩顶位移漂移率具有95%保证率的单侧置信下限值,从而得到规则桥梁实用的量化性能指标。（3）考虑地震动的随机性,利用OpenSees软件,对规则桥梁简化模型进行了大量的时程分析,得到了不同场地类别、具有不同自振周期的规则桥梁的地震动强度参数-地震需求参数云图。对计算结果的分析表明,谱加速度与墩顶位移漂移率在自然对数坐标系里具有明确的线性规律。（4）通过对自然对数坐标系下的谱加速度-墩顶位移漂移率云图的回归分析,得到了规则桥梁概率地震需求的实用简化公式。实际工程案例分析结果表明,实用简化公式对结构地震需求的预测具有较好的精度。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外相关研究现状
• 1.2.1 结构概率地震需求分析方面
• 1.2.2 结构抗震性能水准定义方面
• 1.2.3 结构性能水准的量化指标方面
• 1.3 主要研究工作
• 第二章 规则桥梁概率抗震能力研究
• 2.1 规则桥梁性能水准的定义与性能设计参数的选择
• 2.1.1 规则桥梁抗震性能水准的定义
• 2.1.2 墩柱构件抗震性能极限状态定义
• 2.1.3 规则桥梁抗震性能设计参数的选择
• 2.2 基于墩顶位移漂移率的规则桥梁概率抗震能力分析
• 2.2.1 矩形墩柱目标墩顶位移漂移率统计分析
• 2.2.2 圆形墩柱目标墩顶位移漂移率统计分析
• 2.3 规则桥梁性能水准的量化指标
• 2.3.1 规则桥梁实用的量化性能指标
• 2.3.2 规则桥梁实用量化性能指标的检验
• 2.4 本章小结
• 第三章 规则桥梁概率地震需求模型研究
• 3.1 规则桥梁的简化计算模型
• 3.1.1 规则桥梁的简化力学模型
• 3.1.2 单墩模型的有限元模型
• 3.1.3 单墩模型极限位移的计算
• 3.2 基于云图法的概率地震需求分析
• 3.2.1 输入地震地面运动的考虑
• 3.2.2 地震动强度参数（IM）和地震需求参数（EDP）的选取
• 3.3 规则桥梁概率地震需求模型
• 3.3.1 概率地震需求分析结果的回归分析
• 3.3.2 概率地震需求的简化计算公式
• 3.3.3 简化计算公式验证
• 3.4 算例验证
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 主要研究结论
• 4.2 研究展望
• 参考文献
• 附录一 概率抗震能力分析用到的试验数据
• 附录二 概率地震需求用到的地震动记录
• 致谢
• 个人简历