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原文传递基于改进均匀设计响应面法的桥梁地震易损性研究

论文题名：	基于改进均匀设计响应面法的桥梁地震易损性研究
关键词：	桥梁工程;地震易损性;均匀设计;响应面法
摘要：	作为基于性能的抗震设计（PBSD）中的重要环节，已逐渐发展为桥梁等工程结构震前风险预测及震后损失评估的重要手段之一。　　为研究传统均匀设计响应面法中设计变量间的多重相关性、结构参数随机变量的相关性对桥梁地震易损性分析的影响，引入 Nataf变换，结合基于样条变换的均匀设计响应面法，提出了一种基于改进均匀设计响应面法的桥梁地震易损性分析方法。以一多跨连续梁桥为研究对象，建立非线性 OpenSEES动力有限元模型，通过 Nataf变换来处理结构参数随机变量相关性，采用均匀设计构造“桥梁-地震动”样本对，并以支座位移、墩底截面曲率和桥台位移等为桥梁结构响应，建立结构响应面模型；同时考虑桥梁墩柱、板式橡胶支座（PETB）、铅芯橡胶支座（LRB）和桥台等构件的地震损伤；分别在考虑结构参数随机变量的相关性条件前后，采用传统及改进均匀设计响应面法对算例桥梁地震易损性分析进行了比较。　　本文的研究工作具体如下：　　（1）简要介绍了国内外桥梁地震易损性分析、响应面法（RSM）以及随机变量相关性的研究现状，并阐述了综合考虑地震动、材料、结构等不确定性及随机变量间相关性对桥梁地震易损性研究的必要性。　　（2）介绍了桥梁地震易损性分析中主要的几个关键问题。介绍了四种常用理论地震易损性分析方法的基本原理；阐述了桥梁概率地震需求分析（PSDA）的分析思路；阐述了桥梁重要构件损伤指标的选择和定义方法；阐述了几种常用的桥梁系统地震易损性分析方法。　　（3）基于三个简单的可靠度分析算例，介绍和比较了五种试验设计方法原理及其对构造结构响应面模型的影响；阐述了传统均匀设计响应面和两种改进响应面法的基本原理和分析过程。研究表明：在解决高维、多设计变量的可靠度分析问题时，宜优先采用均匀设计；基于样条变换的非线性偏最小二乘均匀设计响应面法（B-spline-UD-RSM）比较适用于具有多变量非线性特征的桥梁结构地震易损性分析问题。　　（4）基于OpenSEES源代码分析平台，建立了算例桥梁非线性动力有限元模型，并对模型的准确性与合理性进行了校核。详细论述了算例桥梁各重要构件非线性在 OpenSEES程序中模拟；在考虑结构材料和结构尺寸等的不确定性及随机变量相关性影响的基础上，建立了“桥梁结构-地震动”样本；通过 Midas Civil和 Sap2000有限元软件对本文所建立的算例桥梁 OpenSEES有限元模型的正确性和合理性进行了验证。　　（5）阐述和比较了三种主要的相关随机变量变换方法的基本原理、优缺点和适用范围；提出了一种基于改进均匀设计响应面法的地震易损性分析方法；分别从桥梁结构响应面模型精度、构件及系统易损性曲线等方面，对基于传统和改进均匀设计响应面法在桥梁地震易损性分析进行了定量比较，突出了本文方法的有效性及合理性。
作者：	李辉辉
专业：	土木工程
导师：	李立峰
授予学位：	硕士
授予学位单位：	湖南大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文