中小跨径钢-混凝土组合结构桥梁,相比混凝土梁桥具有梁高低、自重小、施工方便快速、综合效益显著等优点。此种桥型在欧美高速公路系统中有非常广泛的应用,在中国新建桥梁选型时也受到越来越多的关注。但是,基于现有规范的中小跨径公路桥梁抗震设计仍主要以确定性的抗震性能作为设计目标,考虑到地震的随机性,需要采用以地震风险为目标的评估方法对其抗震性能进行充分评价。美国太平洋地震研究中心提出的地震风险多概率决策方法可以基于量化的多种性能目标,对结构的地震风险进行估计。在此理论框架中,构件易损性是对地震风险评估结果影响最大的部分。试验易损性可以通过试验得到复杂结构或者构件的损伤数据,而分析易损性可以通过有限元分析得到大量结构反应数据。因此,结合这两种方法特点的混合易损性方法被接受而有了较大发展。本文基于传统地震易损性方法,提出了适用于连续损伤极限状态的混合能力易损性参数估计方法,并应用于中小跨径组合结构桥梁的地震风险评估中。同时考虑到桥梁结构交通承载能力损失与震后功能恢复能力的重要意义,本文将功能损失与考虑功能损失的地震韧性引入决策模型,提出了基于地震混合易损性与功能损失的地震风险与抗震韧性评估理论框架,对三种桥梁的地震风险进行综合的评估。本文主要内容与结论如下:(1)梳理了传统地震风险理论与第二代基于性能的地震工程(PBEE)理论方法,通过对地震易损性涵义的阐述及正逆向PBEE问题的定义,将两种地震风险评估方法统一在同一理论框架下。基于单一极限状态的倒塌易损性混合分析方法,提出了适用于连续损伤状态的混合易损性分析方法,及应用于地震风险评估的理论框架。本文提出了基于试验竖向承载力的桥梁地震功能损失估计模型,采用混合方法对模型参数进行估计,并进一步提出了基于功能损失的地震风险评估理论框架。同时,考虑桥梁震后的恢复能力,提出了考虑功能损失的组合梁桥抗震韧性评估方法。(2)本文以两跨连续H型钢-混凝土组合结构桥为工程背景,基于德国设计指南建议横梁构造形式提出了改进的横梁构造,并分别设计了钢-混凝土组合梁桥。通过验算,设计组合梁桥满足欧洲规范要求。基于OpenSees有限元平台,考虑主梁-横梁连接节点栓钉剪力键等细部构造,建立了全桥有限元模型,用于生成结构反应数据。依据模型提供的确定性桥梁地震反应结果,为指导后续试验的荷载设计。(3)针对三种对比桥梁,分别设计了钢混组合梁-混凝土横梁-桥墩连接节点的1:2缩尺试件,并开展了单调加载与循环加载拟静力试验。试验过程中,通过对试件破坏情况的观测,分别识别出三种构造形式试件的连续损伤状态,用于建立结构的抗震能力模型。同时,通过竖向力的时程曲线对试件的竖向承载力进行了分析,用于估计结构地震作用下的功能损失。试验结果显示混凝土横梁的破坏模式为拉压破坏,顺桥向立面产生X形交叉裂缝,横桥向立面在钢梁的拉拔作用下产生V字形分布裂缝。组合主梁-横梁-桥墩连接节点的破坏模式为:桥面板桥墩与横梁相继开裂,混凝土横梁失效引起整个结构的失效,而此时的桥面板与桥墩部分没有出现钢筋屈曲等严重损伤。同时,采用改进的横梁构造,可以有效避免钢梁底端被拔出的现象,并可在震后通过重新施加预应力等方法改善了可维修性能。(4)选择了近场脉冲型地震动记录作为地震输入,同时选择了远场地震动记录作为对比。基于云图法,建立了概率需求模型。采用本文提出的混合方法,在试验得到的损伤极限状态相关数据基础上,通过大量的结构样本有限元分析得到虚拟的损伤数据,并通过极大似然估计得到了能力模型参数,建立了构件与系统的混合易损性曲线。以组合梁-横梁连接节点为例,建立了分析能力易损性模型,并与混合方法的结果进行对比,明确了采用混合方法的必要性。同时,地震易损性结果表明,在欧洲抗震规范规定的设防地震动强度下,三种组合梁桥出现严重损伤状态的概率较低。同时,采用改进构造形式横梁的桥梁,在近远场地震下的地震易损性低于对比桥梁。(5)计算桥梁场地的地震危险性曲线。考虑桥梁震后维修方法,定义了性能组,并对性能组的直接经济损失进行了估计。基于桥梁整体的经济损失,对三种桥梁的地震风险进行评价。基于本文提出的功能损失估计的混合方法,对基于桥梁功能损失的模型参数进行了估计,并对地震风险进行了评估。基于功能损失与基于经济损失的地震风险评估结果差异较大。考虑桥梁的功能恢复函数中功能损失的影响,给出了组合梁桥的功能恢复函数,并对抗震韧性进行评估。对于任一桥梁,评估结果显示基于韧性的地震风险要小于基于功能损失的地震风险,因此在进行地震风险评估时,有必要选择多种性能参数建立决策模型,以得到较为全面的评估结果。