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原文传递汶川地区公路桥梁地震易损性分析研究

论文题名：	汶川地区公路桥梁地震易损性分析研究
关键词：	公路桥梁;地震易损性;损伤状态;降维处理
摘要：	本论文旨在针对汶川地区的公路桥梁结构，建立一套完整的地震易损性分析流程。基于2008年汶川地震资料和桥梁震害数据，建立适用于汶川地区的经验型易损性模型;以该地区的典型简支梁桥为例，在既有研究成果基础上提出了更加完善和精确的分析型易损性模型，研究中对地震动强度指标的选择比较及公路桥梁系统地震风险评估等问题展开了讨论。论文主要工作如下: 　　第二章首先介绍了地震风险分析的基本流程，对交通网络系统地震风险评估进行了回顾，重点总结分析了桥梁地震易损性模型的发展历程和研究现状。　　第三章首先介绍了汶川地震概况和主要特点，对汶川地区主要公路桥梁的基本资料及其在地震中的损伤情况进行了系统归类整理。在对比了两种不同地震动强度确定方法后，采用修正后的汶川地震衰减模型，对桥址处地震动强度PGA进行估计。选择双参数对数正态分布函数作为地震易损性函数，采用两种不同的统计方法并结合震害资料，依据极大似然法对参数进行估计，得到不同损伤状态对应的桥梁地震易损性曲线。进一步依据桥梁类型和桥梁线型对全体桥梁样本进行分类，针对分类后的桥梁样本子集建立各自独立的地震易损性模型，最后对统计结果进行拟合优度检验。结果显示在显著性水平10％下，计算得到的易损性函数不能被拒绝。　　第四章介绍了汶川地区某典型简支梁桥基本资料，详细分析了包括主梁、支座、桥墩、帽梁、基础、桥台等桥梁主要构件的结构参数、材料本构及模拟方法，基于OpenSees建立了桥梁结构的非线性有限元模型。选择汶川地震实测记录作为桥梁非线性动力分析的原始输入地震波，对地震记录分别进行了基准线校准、滤波和截断修正。在此基础上以什邡八角地震记录为例对桥例进行非线性地震响应分析，记录下桥梁主要构件的激励响应，并对计算结果进行了分析比较。　　第五章首先对概率性地震需求分析的基本理论框架进行了介绍，针对桥梁模型参数的不确定性进行分析，采用拉丁超立方抽样方法对其进行抽样并生成一系列桥梁的有限元模型样本。基于前述修正后的汶川地震实测记录对模型样本进行非线性动力时程分析，同时记录每一组分析中桥梁构件的地震峰值响应，建立桥梁主要构件的概率性地震需求模型。进一步介绍了目前研究中主要采用的地震动强度指标及评价准则，采用主成分分析方法对桥梁构件的地震需求参数进行降维处理，通过回归分析建立地震动强度和桥梁综合地震需求响应之间的关系，在此基础上对不同的地震动强度指标进行分析和比较。　　第六章首先分析确定了桥梁不同损伤状态对应的构件极限状态，依据对数正态分布假设基于上一章建立的概率性地震需求模型，生成不同损伤状态对应的桥梁构件地震易损性曲线，同时基于可靠度理论计算得到桥梁系统易损性的上下确界。在充分考虑模型参数不确定性的基础上，进一步对前述桥例进行扩展增量动力分析。分别基于EDP准则和IM准则两种方法，计算得到不同地震动强度下结构发生各损伤状态对应的离散概率数据点，采用最小二乘法回归得到不同损伤状态对应的桥梁构件和系统地震易损性曲线。最后对上述不同方法计算得到易损性结果进行对比，对差异原因及改进措施进行了分析和探讨。　　第七章针对汶川地区公路桥梁系统进行了地震风险评估。首先对地震危险性的基本理论进行概述，分析确定了汶川地区地震活动性及断层相关参数，依此抽样生成一系列不同震级对应的地震样本。评估确定了分类桥梁重建费用和不同损伤状态对应的损失比，结合第三章分析得到的分类桥梁地震易损性函数，对各地震样本下汶川地区公路桥梁系统的地震损失均值和方差进行估计，同时建构生成了系统的损失风险曲线。　　第八章对全文进行了总结，同时指出本文的主要创新点以及未来需要进一步开展的研究工作。
作者：	陈力波
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	郑凯锋
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文