基于材料性能劣化的近海隔震桥梁全寿命地震易损性分析

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4、程硕士生：何双指导教师：赵桂峰摘要随着我国对海洋主权和近海资源的逐渐重视，为了满足资源勘探、促进地区经济快速发展和维护主权的需要，建设跨海大桥等近海工程显得尤为重要。跨海大桥作为生命线系统，是沿海城市之间经济往来的重要枢纽，采用隔震设计能有效的减少地震灾害。而目前我国对近海隔震桥梁在全寿命框架体系下的抗震性能评估却并不充分，本文结合钢筋混凝土和隔震支座在海蚀环境中的腐蚀规律，从损伤指标的确定、近海隔震与非隔震桥梁地震易损性对比和基于全寿命期内的近海隔震桥梁易损性分析三个方面对近海隔震桥梁在全寿命期内的抗震

5、性能进行评估。具体的研究内容如下：1、钢筋混凝土和隔震支座劣化规律：结合钢筋混凝土结构受氯离子腐蚀作用的基本原理，参考前人对氯离子在保护层混凝土的传输过程、对钢筋产生的锈蚀作用影响以及对保护层混凝土开裂程度影响的研究成果，总结出了桥梁结构整个服役期内氯离子对钢筋混凝土结构的腐蚀计算分析过程。并结合课题组前期研究成果，对隔震橡胶支座在海蚀和老化作用下的性能劣化规律进行了归纳。2、近海隔震桥梁性态水准的分类及损伤指标研究：将近海隔震桥梁结构的性态水准划分为五级，分别为充分运行状态、运行状态、基本运行状态、生命

6、安全状态和防止倒塌状态。结合近海隔震大桥的构造特殊性，选取墩顶漂移率作为桥墩破坏指标，选取支座剪应变作为隔震橡胶支座破坏指标，并通过Pushover分析方法对桥梁结构进行推倒分析，对近海隔震桥梁墩柱损伤指标进行量化，利用IDA分析方法对损伤量化指标进行评估。结果表明：采用Pushover方法确定近海隔震桥梁损伤指标合理可行。3、基于性态的近海桥梁易损性对比分析：选取大量实际地震动，并考虑近海隔震桥梁结构材料的随机性，采用拉丁超立方抽样法生成随机样本，与随机地震动生成“地震动-隔震结构”样本模型。利用IDA

7、分析方法对样本模型进行非线性时程分析，提取构件地震响应，通过回归分析建立桥梁墩柱和隔震橡胶支座的概率地震需求模型。结合确I基于材料性能劣化的近海隔震桥梁全寿命地震易损性分析定的桥梁墩柱和隔震橡胶支座损伤指标，构建近海隔震桥梁构件的地震易损性曲线，利用宽限法绘制近海隔震桥梁的系统易损性曲线，对结构的整体抗震性能进行了评估。最后建立非隔震桥梁有限元模型，并利用易损性曲线评估了非隔震与隔震桥梁的抗震性能，验证隔震橡胶支座具有良好的隔震效果。4、基于材料性能劣化的近海隔震桥梁易损性分析：结合钢筋混凝土和隔震橡胶支

8、座的劣化规律，构建近海隔震桥梁不同服役期的有限元模型，并重新生成“地震动-隔震结构”样本，对样本模型进行地震易损性分析。得到桥梁结构各构件和整体在整个全寿命期内不同服役期对应的易损性曲线，对比不同服役期内的易损性曲线超越概率，对结构在整个全寿命期内的抗震性能进行了评估，为近海隔震桥梁在全寿命周期内的抗震加固提供一定的借鉴和指导。关键词：近海隔震桥梁；氯离子腐蚀；损伤指标；Pushover分析；地震易损性分析II广州大学硕士学位