基於時變易損性的山區橋樑合理抗震體系研究

《基於時變易損性的山區橋樑合理抗震體系研究》是依託湖南大學，由李立峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於時變易損性的山區橋樑合理抗震體系研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李立峰
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

自十一五以來，我國公路特別是高速公路的建設重心已向中西部山區傾斜，為此需建設大批山區橋樑。山區橋樑的特點是橋址谷深、墩高且墩間剛度變化大，對於這類極其特殊的橋樑，我國現有的抗震設計規範無法涵蓋，而對於山區公路，由於沒有完善的路網，地震後橋樑保通以搶救生命財產，相比平原區更為迫切，為解決這一難題，本項目將基於性能的抗震設計思想，從時變易損性角度研究山區橋樑的合理抗震體系，建立機率性的精細化動力分析模型，揭示山區高墩結構布置參數之間的耦合因素對易損性的影響規律，提出高墩結構損傷指標的計算方法，建立橋樑非線性動力易損性曲線，構建山區橋樑地震時變易損性分析方法；深入研究山區橋樑的傳力路徑和抗震單元受力特點，引入蒙特卡羅最佳化理論，以構件和系統易損性指標來最佳化和衡量山區橋樑的合理抗震體系，由此提出橋樑的抗震最佳化布局。上述科學問題的解決，將為指導山區橋樑的抗震設計、評估已建橋樑的抗震性能奠定堅實的基礎

結題摘要

自十一五以來，我國公路特別是高速公路的建設重心已向中西部山區傾斜，為此需建設大批山區橋樑。山區橋樑的特點是橋址谷深、墩高且墩間剛度變化大，對於這類極其特殊的橋樑，我國現有的抗震設計規範無法涵蓋，而對於山區公路，由於沒有完善的路網，地震後橋樑保通以搶救生命財產，相比平原區更為迫切，為解決這一難題，本項目將基於性能的抗震設計思想，從時變易損性角度研究山區橋樑的合理抗震體系，取得了如下成果：（1）提出一種新的基於條件邊緣乘積法（PCM）的系統地震易損性分析框架，基於該框架研究了彈性索對中等跨徑斜拉橋的影響，揭示了常規斜拉橋慣性力及能量傳遞規律，提出斜拉橋合理彈性索設計方法；（二）從基於性能的抗震設計評估角度出發，採用易損性分析方法研究了山區高墩多塔斜拉橋地震回響規律，揭示了高墩斜拉橋特殊的損傷特徵及失效模式，探究了不同減震方法對高墩斜拉橋的控制機理，進而提出了高墩斜拉橋合理抗震體系的設計思路。（三）建立混凝土內氯離子擴散規律，研究了氯離子對鋼筋的侵蝕機理，確定鋼筋鏽蝕時間及鋼筋力學特性時變曲線，提出了考慮氯離子侵蝕效應的橋樑時變地震易損性分析框架，揭示了山區高墩橋樑在服役期內抗震性能演變規律。（四）通過引入Nataf變換，結合基於樣條變換的均勻設計回響面法，提出了一種綜合考慮地震動、結構不確定性以及變數相關性的橋樑地震易損性分析方法，提高了傳統易損性分析方法的計算效率及精度。(五) 基於簡化的Kerr模型，建立了彈性地基梁的精細化模型，研究了彈性地基梁系統的非保守特性，揭示了土-結構相互作用二次彎矩的非線性本質。