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原文传递氯离子环境下基于全寿命地震损失的RC桥墩抗震优化方法研究

论文题名：	氯离子环境下基于全寿命地震损失的RC桥墩抗震优化方法研究
关键词：	钢筋混凝土桥墩;抗震设计;氯离子侵蚀作用;地震作用;易损性
摘要：	近年来，桥梁在整个交通路网中的重要程度与日俱增。桥梁如果在地震作用下发生损伤而无法正常使用，将很有可能会造成交通中断，进而给社会带来巨大的经济损失和人员伤亡，故有必要对桥梁在整个服役时间内进行损失评估。而在桥梁的抗震过程中，桥墩又是在整个桥梁中最容易发生损伤的构件之一，因此提高桥墩的抗震性能将对改善整座桥梁的抗震性能具有关键性的作用。同时由于我国地形复杂，绝大部分的桥梁都处于比较恶劣的环境中，其中氯离子环境是其最主要的恶劣环境之一，氯离子对桥梁的侵蚀作用而引起抗震性能降低的情况是十分显著的。然而，目前国内外较少有在桥墩全寿命抗震设计优化中考虑氯离子侵蚀的影响，因此对氯离子环境下基于全寿命地震损失的桥墩进行抗震优化设计具有十分重要意义。主要研究内容如下：　　（1）阐述了PEER的地震风险评估框架，介绍了桥梁地震损失评估的基本理论以及计算模型。以一座钢筋混凝土连续梁桥为研究对象，对其进行非线性动力时程分析，随后对其进行易损性和地震损失评估。　　（2）对氯离子侵蚀，扩散机理以及材料性能的退化规律进行了详细的介绍，并对钢筋锈蚀以及初始锈蚀时间的相关计算模型进行了阐述。建立了混凝土与钢筋等材料性能退化的时变模型。对氯盐环境下的桥梁进行动力时程分析，随后对桥梁进行易损性和地震损失评估，并与不考虑氯离子侵蚀作用的桥梁地震损失进行比较。针对不同的折现率对桥梁地震损失期望的影响进行了对比分析。　　（3）构建氯盐环境下桥墩的抗震优化数学模型，并对响应面的基本理论进行了详细的介绍。结合响应面方法建立了全寿命地震损失期望与桥墩设计参数之间的函数关系式。构建桥墩抗震优化的目标函数，并进行优化设计。对氯盐环境下的桥墩优化方案与初始设计方案进行对比分析。　　（4）考虑海洋环境对桥梁的影响，并对海洋环境中的桥墩进行抗震优化设计。对氯盐环境与海洋环境下的两种优化方案进行比较分析。氯盐环境与海洋环境下的两种优化桥墩进行易损性分析并分别与初始设计方案的桥墩易损性进行比较分析。　　通过以上研究，氯盐环境对桥梁严重损伤状态、完全损伤状态以及间接经济损失的影响较为明显；氯盐及海洋环境下的桥墩优化方案在抗震性能方面均比初始设计方案有所提高，而桥梁全寿命地震损失却均有不同程度的降低。而氯盐环境下桥墩优化方案与海洋环境下优化方案相比，在抗震性能方面，氯盐环境下桥墩优化方案要强于海洋环境下桥墩优化方案，从另一方面分析，这也说明氯盐环境对桥梁的侵蚀程度会更加严重，因此在对桥墩优化时，氯盐环境对桥墩的优化程度更高。
作者：	吴方燃
专业：	建筑与土木工程
导师：	胡峰强;欧阳锦
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南昌大学
学位年度：	2021