近场地震作用下高铁箱梁桥的易损性分析

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我国的地势处在亚欧地震带与环太平洋地震带之间的地震频发地段,近几十年经历了各种特大级地震的破坏,给国家带来了无法预估的损失。随着高铁技术的发展,桥梁在高铁建设中占比数越来越大,其抗震的重要性自然是不可言喻。目前国内外对隔震桥梁的研究有所增加,但还不是很全面。以易损性曲线为表现形式的桥梁抗震分析方法,可以体现桥梁结构在不同地震作用下,结构相应需求在超过结构对应不同破坏状态极限抗力的概率。运用这一方法对隔震高铁桥梁进行抗震性能评估十分必要,可以在一定程度上预防桥梁遭受地震灾害。本文以32米跨的高铁桥梁为例,主要做了以下几方面的工作:(1)基于桥梁地震易损性的研究现状,介绍了桥梁地震易损性分析的意义和目的。总结国内外学者已有的研究成果,从损伤指标的确定、地震动的选取两个方面系统地阐述了易损性的分析步骤。(2)以某4跨高速铁路桥梁为研究对象,考虑桥梁的不确定性因素,利用有限元软件SAP2000建立分析模型。确定以地震峰值加速度PGA为地震动参数,从地震动数据库(PEER)中选取10条符合条件的远场地震波;基于IDA分析方法对有限元模型进行地震作用下的非线性时程分析,对结构地震响应结果进行回归分析,并利用直接回归概率需求模型的线性拟合法得到桥梁墩柱的易损性曲线。(3)阐述了高阻尼橡胶隔震支座的力学性能,基于高阻尼橡胶支座,结合有限元软件SAP2000建立新的桥梁分析模型,对隔震桥梁进行抗震性能评估;同时,确定隔震支座的损伤指标和破坏等级,并建立桥梁墩柱和隔震支座的易损性曲线,从概率学上评价支座的隔震效果。(4)根据近场地震的选取原则,从地震动数据库(PEER)中选取符合条件的10条近场地震动记录。对隔震桥梁进行非线性时程分析,并建立隔震桥梁墩柱和支座的易损性曲线。通过与远场地震作用下墩柱和支座易损性曲线进行详细的对比分析,讨论了近场地震作用对隔震桥梁抗震性能的影响。(5)在桥梁各构件的易损性分析结果的条件下,基于一阶界限法,分别建立了隔震桥梁在近远场不同的地震作用下全桥的易损性曲线。对比分析了隔震桥梁在不同的地震作用下全桥的破坏概率,评估了隔震桥梁整体的抗震性能。
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