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地震影响下的公路桥梁网络易损性分析及算法改进
| 论文题名： | 地震影响下的公路桥梁网络易损性分析及算法改进 |
| 关键词： | 公路桥;易损性;交通路网;地震作用 |
| 摘要： | 交通路网在社会中扮演着举足轻重的角色，而桥梁更是各类路网中的关键节点。一旦路网中的桥梁在外界环境因素（如地震）的作用下发生破坏，可能导致部分甚至整个交通网络中断，对网络可靠性造成不可忽视的影响。然而，我国大部分标准跨度的公路简支梁桥通常具有相同的抗震设防分类，并按照所在场址的区划烈度进行抗震设计，使得同一区划内相同结构类型的桥梁抗震强度储备相同。而实际上，同一区划内各处的地震强度却并非一致，导致各别抗震强度储备不足的桥梁可能在地震作用下发生破坏。因此，本文从地震小区划的角度出发，对一定区域内潜在的地震危险性进行分析，结合桥梁地震易损性计算，评价多水准地震作用下的交通路网易损性。 本文运用考虑地震活动时空不均匀性的概率地震危险性分析(China ProbabilisticSeismic Hazard Analysis，简称CPSHA)方法获得了研究区域内各场点不同重现期下的地震动强度和反应谱参数。将地震动反演得到的地震动样本输入桥梁非线性有限元模型，计算桥梁结构在地震作用下的动力响应从而对其进行易损性分析。根据计算所得路网中各桥梁节点在指定强度地震作用下的结构超越概率，自编连通可靠度计算程序分析路网在地震作用下的可靠性。在此基础上提出Target_Order算法并通过算例验证了其计算结果的有效性。此外，通过定义“路径长度”计算模型，利用最短路算法解决了地震作用下连接网络中任意两地间的最优路径问题。 对比发现，CPSHA方法考虑了我国板内地震活动时空分布非均匀性的特点，更适于我国的概率地震危险性分析工作。易损性计算结果表明，在50年超越概率10％的地震作用下，10号、37号、39号、40号等场地中的桥梁的损伤概率较大，可加强日常的维护管理及加固。此外还发现，网络连通可靠度的上、下限会随着排序网络状态个数的增加而相互逼近并趋于稳定，且其逼近速率会受到地震风险水平的影响。本文提出的Target_Order算法与之前算法相比，在大规模复杂网络的应用上具备更高的计算精度及计算效率。研究结果可为西南地区工程项目的抗震设计提供设计地震动参数，可供桥梁管理者和政府部门在制定桥梁优先维护决策以及抗震救灾决策时参考和借鉴。 |
| 作者： | 王佳伟 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 黄喜兵 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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