考虑主余震序列作用的规则梁桥地震风险分析

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中国境内地震频发,造成巨大灾害损失,桥梁地震风险分析综合考虑地震参数和结构抗震性能的不确定性评估桥梁结构的损伤,为决策者判定灾区桥梁结构的损伤情况,有序合理地整合分配社会资源,进行防灾减灾工作提供理论参考。在此基础上,通过考虑余震造成的附加损伤,提高余震环境中损伤预测的准确性,更具工程参考价值。本文研究主余震背景下的规则梁桥地震风险,主要工作如下:(1)首先调研地震地质资料,考虑震源位置和震级的不确定性,建立概率性地震危险性分析模型,并基于震级-频度关系和修正大森公式,建立余震地震危险性预测模型。其次获取主震地震活动性参数,用于主震地震危险性分析;获取场地余震通用参数,用于主余震地震危险性分析,获取根据当次余震序列更新的贝叶斯更新参数,用于余震地震危险性分析。最终根据概率性地震危险性分析模型计算主震危险性,基于余震概率性地震危险性分析模型计算余震地震危险性,基于全概率公式整合所有可能主震工况的余震危险性结果获得主余震地震危险性。(2)首先采用Open Sees建模工具建立规则梁桥的非线性有限元分析模型,详述包括主梁、支座、桥墩、盖梁、基础、桥台等桥梁结构重要部件的模拟方式。其次根据选波原则从PEER-NGA数据库中各选取61条主震和余震记录,并进行地震记录的校准、滤波和截断处理工作。再次制定主震-余震多条带法调幅方案进行非线性动力分析获取地震响应结果,在此基础上基于Kunnath损伤指数分别建立主震易损性模型及余震易损性模型,并最终获取完整桥梁结构和受损桥梁结构的地震易损性曲线。(3)考虑桥梁结构的损伤累积,建立震后余震地震风险框架和震前主余震地震风险分析框架。卷积分段时间内的余震发生率函数和损伤结构的余震易损性函数获得损伤状态转移发生率,获取损伤状态转移概率进而构建损伤状态转移概率矩阵,最终获得特定主震后30天内余震环境中的结构损伤概率,同时对比主震发生后处于不同损伤状态结构的余震倒塌风险,验证主震后损伤状态对余震环境中损伤情况的影响。计算主震情境的地震风险,并与考虑主震发生不确定性的余震总转移概率矩阵相乘,获取桥梁结构年损伤率及全寿命周期内的损伤概率,同时对比主震损伤概率和主余震损伤概率验证余震对损伤概率的影响。
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