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考虑桩-土相互作用的高墩桥梁系统多维地震易损性分析
| 论文题名： | 考虑桩-土相互作用的高墩桥梁系统多维地震易损性分析 |
| 关键词： | 高墩桥梁;桩-土相互作用;Nataf变换;有限元模拟;地震易损性 |
| 摘要： | 桥梁系统是交通运输网络中最易受到地震作用影响的节点部位，其破坏将会造成整个交通网络的损伤甚至瘫痪，制约着震后修复和重建工作。既有文献表明，桩-土相互作用会延长桥梁系统的自振周期，影响输入结构地震动的频谱特性，且土体的非线性永久变形会影响桥梁的位移响应结果。我国西部地区修建了大量桩基础支承的高墩桥梁，桩-土相互作用对此类桥梁的地震易损性影响值得关注。为研究桩-土相互作用对高墩桥梁系统地震易损性分析的影响，本文针对不同的墩底约束及不同输入地震动建立高墩桥梁分析模型，通过Nataf变换考虑桥梁系统中不同构件响应相关性并基于多维性能极限状态函数建立了高墩桥梁系统多维地震易损性曲线，并具体研究了几种典型场地对高墩桥梁系统多维地震易损性的影响，本文的主要工作如下。 （1）研究学习了以往桩-土相互作用的建模方法及优缺点，采用非线性p-y弹簧来模拟桩-土之间的相互接触关系，并利用DEEPSOIL软件建立的场地土体半无限空间模型将选取的基岩地震动处理后作为输入荷载，以此来考虑土体对基岩地震动的滤波效应和放大效应。 （2）考虑不同的墩底约束方式（墩底固结和考虑桩-土相互作用）以及不同输入地震动（经场地土滤波的地震动和未经场地土滤波的地震动），利用OpenSEES平台建立考虑桩-土相互作用的高墩桥梁数值模型。 （3）将不同处理的地震动荷载经过调幅后逐一输入到所建立的高墩桥梁模型并基于增量动力分析方法（IDA）进行水平双向非线性时程响应分析，获取最大地震响应数据。 （4）基于多维性能极限状态理论分析框架，引入Nataf变换考虑桥梁系统不同构件响应相关性，利用一次二阶矩法求解高墩桥梁系统的超越概率并绘制多维地震易损性曲线，对几种典型场地条件对高墩桥梁系统多维地震易损性分析的影响作出分析。 本研究成果可以为西部地区不良地质条件下高墩桥梁的抗震设计以及施工提供参考。 |
| 作者： | 金如意 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 申彦利;任爱国 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 河北工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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