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原文传递铁路高墩大跨刚构-连续组合体系桥梁近场地震易损性分析研究

论文题名：	铁路高墩大跨刚构-连续组合体系桥梁近场地震易损性分析研究
关键词：	铁路组合体系桥梁;地震易损性;评估体系;抗震性能
摘要：	近年来，随着中国交通路网的快速发展，西部地区涌现出大量的铁路交通线。为跨越地形复杂、山高谷深、沟壑纵横的西部山区，铁路高墩大跨刚构-连续组合体系桥梁已被广泛采用。由于西部地区地震带数量众多，铁路沿线地震活动断层分布密集，使得该地区铁路桥梁的结构与运营安全正面临着近场地震的潜在危险。而目前我国公路和铁路桥梁抗震设计规范对高墩大跨桥梁并未给出合理、有效的抗震评估方法，并且也没有考虑近场地震动对桥梁抗震性能的影响。因此，针对目前国内外铁路高墩大跨桥梁近场抗震性能研究的不足，本文以我国西部地区典型在建铁路高墩4跨刚构-连续组合体系桥梁为背景，对这类桥梁的地震易损性进行了系统的研究，主要完成以下几方面工作: 　　1.在查阅国内外大量文献的基础上，总结分析了桥梁地震易损性分析方法的发展历程和研究现状，提出目前研究的不足，并介绍了论文的主要研究内容。　　2.详细归纳了国内外桥梁结构地震损伤指标及其量化方法，总结分析了各类损伤指标的适用范围，结合各国抗震规范及抗震理论，探讨了桥墩弯曲、剪切、弯剪破坏和支座变形破坏的判别准则，在此基础上，以西部典型铁路高墩4跨刚构-连续组合体系桥梁为研究对象，讨论、计算分析了墩柱和支座构件的损伤指标，并开展了桥梁地震损伤评估分析。　　3.研究了近场地震动的输入问题，建立起具有近场特征的地震动样本;探讨桥梁模型参数的不确性，对参数进行抽样生产桥梁模型样本，将两种样本一一配对建立了铁路高墩大跨桥梁地震动-桥梁分析样本库;针对目前国内外常用易损性计算方法的不足，建立了一种基于核密度估计(Kernel Density Estimation，KDE)的桥梁易损性计算方法，并对该方法的正确性和稳定性进行了验证;以铁路高墩4跨刚构-连续组合体系桥梁为对象，运用4种易损性计算方法建立构件易损性曲线，对比研究各种方法的优缺点并比选出最优计算方法;在此基础上，建立了铁路高墩大跨刚构-连续组合体系桥梁一维地震易损性分析方法，运用上述方法评估了算例桥的抗震性能。　　4.结合桥梁抗震设计理论、材料破坏准则、桥梁构件地震破坏机理，建立了桥墩构件弯曲、剪切破坏状态方程，支座变形破坏状态方程，提出了构件损伤状态判别准则及各损伤状态的量化方法;运用工程结构可靠度理论和概率论与数理统计方法，针对不同构件损伤状态方程的特点，推导出桥梁结构通用三维地震易损性计算理论;在此基础上，充分考虑桥梁结构参数和地震动的不确定，引入增量动力分析方法，建立了铁路高墩大跨桥梁三维地震易损性分析方法。　　5.以铁路高墩4跨刚构-连续组合体系桥梁为研究对象，采用基于PSDA的易损性计算方法，建立了损伤状态方程与曲率延性比两种损伤指标对应的地震易损性曲线，分析并探讨了两种曲线的差异性，验证了桥梁损伤状态方程的正确性和适用性;在此基础上，利用铁路高墩大跨桥梁三维地震易损性分析方法，建立桥梁各危险构件的易损性曲线，将其与基于KDE的易损性分析方法计算结果进行对比分析，验证了铁路高墩大跨桥梁三维地震易损性分析方法的正确性和可行性。　　6.以铁路高墩4跨刚构-连续组合体系桥梁为研究对象，运用铁路高墩大跨桥梁三维地震易损性分析方法，建立桥梁各危险构件三维地震易损性曲线;研究了桥梁各危险构件全方位地震易损性分布特征，探讨了不同地震动输入方向对各危险构件易损性的影响;研究了各危险构件最不利地震输入角度以及地震易损输入角区间数量和范围;研究了各桥墩构件在三维地震作用下的主要破坏形式，分析了各构件的地震易损性排序情况;基于一阶可靠度理论建立了桥梁系统易损性云图，评估桥梁结构在三维近场地震作用下的整体抗震性能。
作者：	董俊
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	单德山
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文