公铁两用斜拉桥地震作用下的破坏模式、地震易损性及风险评估

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1、国内图书分类号：U441；U448.27；U24密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文公铁两用斜拉桥地震作用下的破坏模式、地震易损性及风险评估年级:2013级姓名:王学伟申请学位级别:工学博士专业:桥梁与隧道工程指导教师:祝兵教授二O一七年十月ClassifiedIndex:U441；U448.27；U24U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationFAILUREMODES,SEISMICFRAGILITYANDRISKASSESSMENTOFRAIL-CUM-RO

2、ADCABLE-STAYEDBRIDGEUNDEREARTHQUAKEEXCITATIONGrade:2013Candidate:WangXueweiAcademicDegreeAppliedfor:PH.DSpeciality:Bridge&TunnelEngineeringSupervisor:Prof.ZhuBingOct.,2017西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全

3、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密□，在年解密后适用本授权书；２．不保密使用本授权书。“”（请在以上方框内打Ｖ）学位论文作者签名ｆ：ｉｆ侈＾指导老师签名：曰期、：２日期：／／人Ｗ＞．丨２ｉ）西南交通大学博士学位论文创新性声明本人郑重声明；所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰。写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作

4、了明确的说明本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：１系统研究了基于显式动力分析方法的大跨度斜拉桥结构地震响应全过程仿真（）分析理论，以大跨度公铁两用斜拉桥为工程实例，建立了公铁两用斜拉桥的显式有限２。（元仿真分析模型，提出了大跨度公铁路两用斜拉桥在强地震作用下的破坏模式第章和第３章）一２基于蒙特卡洛方法对斜拉桥墩柱截面进行概率损伤极限状态分析，引入了种（）超立高效的随机抽样入方法，即采用拉丁方抽样和能降低方差的对偶变数法相结合的抽样方法，同时引了考虑多个随机变量在随机数生成过程中进行伪相关性消除的

5、方法。（第６章）３将本质不确定性和知识不确定性引入斜拉桥结构概率地震易损性分析中，考虑（）土水耦合对结构概率地震易损性的影响，考虑了铁路斜拉桥了深水大跨斜拉桥结构粧８）轨道约束作用对结构概率地震易损性的影响入。（第章４将本质不确定性和知识不确定性引斜拉桥结构概率地震风险分析中，对公铁（）进，分别从构件层次和结构层次两用斜拉桥行地震损伤风险分析和地震需求风险分析分析了该公铁两用斜拉桥结构在１００年基准期内的概率地震风险。（第９章）＇学位论文作者签名：曰期：．汐１］西南交通大学博士研究生学位论文第I页摘要目前关于大跨公铁两

6、用斜拉桥在我国的应用还较少，少量文献对其进行抗震研究，且尚未发现有文献对大跨度公铁两用斜拉桥在强地震作用下的破坏模式及考虑墩水耦合的公铁两用斜拉桥地震易损性与风险评估方面的研究，基于此现状，结合铁路桥轨道约束作用及跨海桥梁的墩水耦合作用等特点，用数值模拟和概率解析方法，对大跨度公铁两用斜拉桥进行强地震作用下的破坏模式、概率地震易损性分析及概率地震风险分析，主要研究内容如下：(1)系统研究了基于显式动力分析方法的大跨度斜拉桥结构地震响应全过程仿真分析理论。阐述了显式动力分析方法的理论实现过程，包括基于中心差分法的显式积分求解方法、大变形理论和材料非线性理论。对斜

7、拉桥各构件的材料模型、单元类型以及材料的失效准则进行了探讨。以公铁两用斜拉桥为工程实例，建立了基于显式积分的公铁两用斜拉桥的力学仿真模型，揭示了不同塔梁支座连接形式对大跨度铁路斜拉桥在强地震作用下的破坏模式，考虑了桩-土作用效应、行波效应及阻尼器设置对破坏模式的影响。(2)建立了基于隐式积分的全桥三维非线性有限元模型，采用增量动力分析方法(IDA)对公铁两用斜拉桥进行非线性动力响应分析，选取10条符合中国Ⅱ类场地的远场地震波，IDA非线性分析用地震波按照峰值加速度（PGA）从0.15g~1.5g以0.15g的增量进行调幅。采用相同峰值加速度1.5g的多条地震波

8、分析与单条地震波增量动力分析相结合的方