文献综述-大跨斜拉桥地震灾致响应及特征库

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1、土木与交通学院硕士研究生学术文献综述报告大跨斜拉桥地震灾致响应及特征库学号:131304040004姓名：董华能专业：桥梁与隧道工程导师：袁爱民副教授1研究的目的及意义自20世纪起，随着预应力混凝土结构的出现、结构抗震领域的突破、高强度钢结构的应用以及新材料新工艺的不断发展，土木工程领域所取得的成就被世人所幄目，工程结构的发展趋势不断朝大型化、复杂化的方向发展，如高度越来越高的摩天大楼，跨径越来越大的跨海大桥，规模越来越宏伟的剧院等等，单在桥梁工程建设领域就有1998年建成的目前世界跨径最大的明石海峡大桥，其跨径记录也即将被主跨33

2、00米的意大利墨西拿海峡大桥所取代，正在筹建中的直布罗陀海峡大桥甚至提出了双跨5000米的悬索桥设计方案，我国也从20世纪90年代以后陆续建成了江阴长江大桥、润扬长江大桥、苏通大桥、杭州湾跨海大桥等多座大型桥梁，这些大型结构在国家社会和经济中占有很髙的地位，设计使用期限通常高达儿十年甚至上百年。但是，随着桥梁结构服役期的增长、外界环境的侵蚀、自然灾害的影响，作用于桥梁上荷载的长期效应、疲劳效应、突变效应以及近年來越來越严重的超重荷载等因素将不可避免地导致桥梁结构的损伤积累和抗力衰减，影响结构的安全性、耐久性和适用性，最近半个世纪以来

3、，全球发生了许多次大地震，其屮多次具有严重破坏性的地震都集屮在城市，给人民的生命财产带来了非常惨重的损失。1971年美国圣费南多(SanFcmado)地震，仅6.6级就显示出生命线工程破坏的严重后果，城市经济损失10亿美元；1989年美国洛马•普里埃塔(LomaPrieta)地震为7.0级，经济损失70亿美元的后果再次警示人们现代城市交通网络中断的危害性；1994年诺斯雷奇(Nothrige)地震，仅6.7级同样造成洛杉矶市高速公路上多座桥梁崩坍，严重的交通中断造成200亿美无的经济损失；1995年H本阪神地震，6.9级中等强度，却

4、也使大量高速公路和高速铁路桥隧毁坏，经济损失1000亿美元⑴⑵。在我国，20世纪以来，大约平均每三年发生两次七级以上地震，而每两次地震中几乎就有一次酿成重灾。由于桥梁工程遭到破坏，切断了震区交通生命线，造成救灾工作的巨大困难，使次生灾害加重，导致巨大的经济损失。几次大地震一再显示了桥梁工程破坏的严重后果，也一再显示了桥梁工程抗震减灾研究的重要性。如1976年7月，唐山地震发生落梁破坏的大中型梁式桥有18座，如胜利桥、滦河公路桥等；1999年台湾集集地震中，30多座桥梁严重损坏;在汶川大地震中，据2008年6月19日交通运输部新闻发言

5、人公布的交通路桥损毁数据，有高达6140座桥梁受损⑴。为了保证桥梁结构在运营过程中的安全，避免在地震灾害作用下桥毁人亡事故的发生,应建立起桥梁安全监控和应急管理平台。桥梁安全监控和应急管理平台应先了解桥梁结构遇到的地震灾害情况，才能正确地釆取相关的应急措施，因此地震灾害作用及其灾致响应特征库分析是该平台的前提。为了能够及时准确地常握地震灾害作用情况，需预先了解地震灾害作用下桥梁结构的响应特征，通过将不同灾害值对应的响应特征组合起來，构建响应特征库;这样当实际灾害发生时，将桥梁结构的实际响应特征与特征库相比较，选择合适的比较方法,可以

6、快速地掌握实际发生的灾害情况。因此构建地震灾害作用下桥梁结构响应特征库是桥梁安全监控和应急管理平台的基础。目前国内外学者尚没有指出制定极限状态性能检验指标及其数量标定的依据或提供相关参考文献，更没有明确性能指标和失效模式之间的关系。因此,本文的研究内容有非常重要的意义，而此方面的研究目前国内外都比较少。(a)唐山市胜利桥落梁破坏(b)台湾集集地震屮桥面塌落(c)汶川地震中小鱼洞桥坍塌(d)汶川地震中百花人桥坍塌2既有大斜拉桥非线性抗震分析研究现状2.1地震波的选择与输入方法研究地震动加速度时程的选取一般要满足频谱特性、有效峰值与持时

7、的要求。综合以上三点的要求，所选地震波特征周期T应该与地震动特征值周期相近，所选地震波的持续时问为结构基准周期的5〜10倍。地震波加速度时程常见的选取方法主要有［4Jl5Jl6J：1.峰值调整法，即选用国际上通用的地震波，根据规范的要求对加速度峰值进行调整后输入，如Elcentro波、天津波、Taft波等。其中，El-centro地震波为1940年加速度记录，二类场地(美国加州帝王谷7.1级)；Taft地震波为1952年加速度记录，二类场地(美国加州克恩郡7.7级)；天津宁河波地震波为唐山附近宁河县，三类场地(宁河6.9级)。2.人

8、工拟合地震波，即对建桥场址处进行地震危险性分析，根据抗震设防的要求与场地的特征、峰值加速度进行人工拟合而成的加速度吋程。3.类比强震法，即选择与结构所在地场地特性相近的强震加速度时程记录。地震动输入是进行结构地震反应分析的依据，对结构