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原文传递基于全概率方法的连续梁桥抗震性能评估

论文题名：	基于全概率方法的连续梁桥抗震性能评估
关键词：	钢筋混凝土连续梁桥;全概率方法;抗震性能;低周疲劳试验
摘要：	在钢筋混凝土连续梁桥抗震性能评估过程中，存在工程需求参数（EDP）和地震强度指标（IM）选择不合理、结构随机性影响考虑不足、评估指标普适性不佳等问题。本文通过钢筋混凝土构件试验、结构随机有限元分析、结合实际的桥梁工程数据和相关中国规范，在基于性能的地震工程（PBEE）框架下，进行了连续梁桥抗震性能评估方法的研究。主要研究工作和结论如下：　　（1）考虑损伤模型中变形与耗能组合等三种非线性规律，重构Park-Ang损伤模型。基于混凝土构件低周疲劳试验，使用符号回归算法对模型耗能损伤部分函数进行优化，得到了一种新的Park-Ang修正模型。将该模型与6种认可度较高的修正Park-Ang损伤模型进行了对比分析，结果表明采用本文建立的Park-Ang修正模型作为钢筋混凝土柱EDP具有更好的准确性和适用性。　　（2）考虑钢筋混凝土柱的弯曲、剪切和粘结滑移效应，采用标准化的有限元建模和分析方法，用于确定修正的Park-Ang损伤模型的模型参数。通过OpenSees和MATLAB混合编程，实现了模型参数和有限元模拟的自动计算过程。对比了20组静力加载的试验和模拟数据，结果表明采用本文提出的建模方法得到结果准确性高。　　（3）以信度因子为权重融合试验样本，采用遗传算法进行钢筋混凝土构件材料和几何参数随机规律分析。以钢筋混凝土柱为研究对象，采用蒙特卡罗法建立随机有限元模型进行静力加载分析，并与试验数据进行了对比。结果表明：与不考虑随机参数的模拟结果相比，考虑随机参数使模拟结果准确性提高了88％，证明了在模型中引入随机参数的必要性。　　（4）以钢筋混凝土连续梁桥为对象，考虑结构和地震波的随机性建立桥梁有限元模型，用蒙特卡洛法进行了随机有限元分析。基于有限元分析结果，使用机器学习和符号回归的融合方法，建立了复合型IM和各类构件EDP的函数关系。采用修正的云图-条带法进行概率地震需求分析(PSDA)，得到了构件的易损性函数。结果表明：该复合型IM与现有文献中的线性复合IM相比，易损性曲线的对数标准差减小了60%~70%，证明了该方法的有效性、有益性、充分性和鲁棒性。　　（5）在基于性能的地震工程(PBEE)研究框架下，根据《公路桥梁技术状况评定标准》等中国规范，总结了13类构件在各损伤状态下的修复措施、成本和用工量。基于构件易损性函数，通过叠加原理计算分析了结构修复费用和修复时间，并用因果关系概率分析方法计算了车辆损失和人员伤亡，以钢筋混凝土连续梁桥为例计算分析了上述决策指标。分析结果表明：修复费用和修复工作量主要集中在桥墩、桥台、混凝土护栏和锥坡4种构件中，虽然人员伤亡和车辆损失较小，但不可忽略不计。
作者：	朱汉波
专业：	土木工程;防灾减灾工程及防护工程
导师：	缪长青
授予学位：	博士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2022