详情

原文传递近场地震下连续梁桥考虑河床冲刷的地震易损性分析研究

论文题名：	近场地震下连续梁桥考虑河床冲刷的地震易损性分析研究
关键词：	连续梁桥;近场地震;河床冲刷;地震易损性;加固措施
摘要：	地震是威胁桥梁安全的主要自然灾害之一，其中连续梁桥的震害特征一般表现为各桥墩之间地震能量分配不均匀，固定墩的损伤程度往往远超过其余桥墩。此外，地震主要分为远场地震和近场地震，近场地震由于脉冲效应、竖向地震动显著效应等特征，其破坏力远超远场地震，这意味着处于近场地区的连续梁桥要面临的抗震问题相比远场环境更加严峻。除地震外，冲刷亦是导致桥梁毁坏的重要自然灾害，对于跨江、跨海的桥梁，不可避免地要发生河床的冲刷，冲刷不仅会造成桩基础失去土体支撑而裸露与水中，减弱整体桥梁的刚度，而且会改变桥梁结构的动力特性，冲刷和地震的耦合作用下桥梁的损伤失效模式将极为复杂，对于近场地震区的桥梁更是如此。鉴于此，本论文在重庆英才计划项目（cstc2022ycjh-bgzxm0133）的资助下主要开展了以下几个研究：　　（1）以我国西部高烈度区（Ⅷ）某长期遭受冲刷灾害的典型连续梁桥为研究背景，基于有限元软件OpenSEES，建立考虑桩土动力p-y曲线、支座破坏本构关系等多种非线性因素的三维分析模型，选取了82条近场脉冲型地震动，定义了各关键构件的多级损伤指标，采用X+Z和Y+Z两种地震动输入方式，对比研究了冲刷深度对连续梁桥地震易损性的影响，结果表明：在不同地震动输入方式下，冲刷对桥梁地震易损性的影响亦不同，对于同一种地震动输入方式，随着冲刷的加剧，桥梁内部各关键构件的地震易损性曲线变化规律不尽相同，支座和桩基损伤失效概率较高，是抗震设计中应重点关注的环节；从桥梁整体层面来看，地震动以X+Z方向输入时，体系损伤失效概率随冲刷的加深呈先减小后增大趋势，在Y+Z地震动输入模式下，河床冲刷显著增大了桥梁的体系易损性。　　（2）根据连续梁桥的地震损伤特征，针对性地提出了采用钢套筒+相对固定支座+耗能型拉索式（EDCR）限位装置+挡块式限位装置+蝶形钢挡块装置加固桥梁不同构件和部位的抗震加固措施，然后以最不利冲刷深度12m为基本工况，采用X+Z和Y+Z两种地震动输入方式，开展了上述加固措施的抗震效果与关键技术参数分析，结果表明：在参数设置合理的情况下，采用本文提出的抗震加固措施后，无论X+Z还是Y+Z地震动输入模式，桥梁构件和体系层面的地震损伤失效概率均得到了显著的削弱，极大程度地提高了桥梁在冲刷+极端近场强震条件下的抗震安全性。　　（3）考虑到河床冲刷对连续梁桥各关键构件地震易损性具有复杂的影响，以及抗震加固后桥梁的传力途径也随之发生改变，有必要探究不同冲刷深度对桥梁加固后地震易损性的影响规律。针对设置最优参数的加固措施，采用X+Z和Y+Z两种地震动输入模式，探讨了在不同冲刷深度下连续梁桥加固后各关键构件和体系地震易损性曲线的变化特征。结果表明：在不同地震动输入方式下，冲刷对加固后连续梁桥地震易损性的影响规律不尽相同；相同的地震动激励下，部分关键构件的地震易损性曲线随冲深的增大表现出明显不同的变化特征，表明本文抗震加固措施在一定程度上改变了连续梁桥在冲刷和地震耦合作用下的响应规律；总体来说，采用最优加固措施后，由于桥梁结构动力特性、传力途径的改变，其体系地震损伤失效概率随着冲刷深度的加大反而有所下降。
作者：	王洪鑫
专业：	土木工程
导师：	徐略勤
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023