基于性能的橋梁抗震設(shè)計(jì)中地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)的優(yōu)化選擇研究.pdf

1、隨著全球范圍內(nèi)的地震頻發(fā)，地震對(duì)于人類所帶來(lái)的破壞也在逐步加大。在地震環(huán)境中，與結(jié)構(gòu)抗震性能和地震需求相關(guān)的大量不確定因素決定了確定性的方法并不適用于結(jié)構(gòu)抗震。因此，以全概率理論為基礎(chǔ)、基于性能的地震工程學(xué)理論（Performance-Based Earthquake Engineering，PBEE）已成為國(guó)際地震工程和結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，被公認(rèn)為未來(lái)結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)理論的發(fā)展方向，并已逐漸應(yīng)用于橋梁抗震設(shè)計(jì)中，形成了基于性能的橋梁抗

2、震設(shè)計(jì)理論（Performance-Based Seismic Design，PBSD）。在PBEE和PBSD中，必須要將工程場(chǎng)地處的地震動(dòng)強(qiáng)度水平作為一個(gè)參數(shù)進(jìn)行量化，即地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)（Intensity Measure，IM），從而描述工程場(chǎng)地的地震活動(dòng)性，并在橋梁抗震設(shè)計(jì)中加以應(yīng)用。而且，PBEE和PBSD理論非常重視地震學(xué)與橋梁抗震之間的緊密聯(lián)系，其第一個(gè)分析階段就是概率地震風(fēng)險(xiǎn)分析(Probabilistic Seismic

3、HazardAnalysis，PSHA)，選擇合理的地震動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)(IM)，來(lái)表征工程場(chǎng)地的地震危險(xiǎn)性，并選擇符合工程場(chǎng)地實(shí)際地震環(huán)境和地震風(fēng)險(xiǎn)水平的高質(zhì)量地震波進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析。地震動(dòng)關(guān)鍵特性的隨機(jī)性會(huì)傳遞給后續(xù)的每一個(gè)分析階段并顯著影響到概率地震需求、EDP風(fēng)險(xiǎn)曲線和地震易損曲線等所有重要計(jì)算結(jié)果。因此，IM和地震波的合理選擇，成為整個(gè)PBEE和PBSD理論中最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的一環(huán)。
　　因此，本文以基于性能的橋梁抗震設(shè)計(jì)理論

4、為基礎(chǔ)，對(duì)目前最主要使用的兩種單參數(shù)IM，即峰值地面運(yùn)動(dòng)加速度PGA和譜加速度Sa，進(jìn)行了對(duì)比分析，在此基礎(chǔ)上，提出了一種新型多參數(shù)IM——基于關(guān)鍵模態(tài)周期譜加速度的多參數(shù)IM，并開(kāi)發(fā)了與之相應(yīng)的概率地震風(fēng)險(xiǎn)分析方法。論文的主要工作包括:
　　(1)查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料，對(duì)概率地震風(fēng)險(xiǎn)分析、橋梁抗震設(shè)計(jì)理論、基于性能的地震工程學(xué)和橋梁地震易損性分析等方面的研究發(fā)展進(jìn)行系統(tǒng)回顧與總結(jié);
　　(2)采用非規(guī)則連續(xù)梁橋作為研究對(duì)

5、象，對(duì)比分析了峰值地面運(yùn)動(dòng)加速度PGA和譜加速度Sa分別作為IM時(shí)，在基于性能的橋梁抗震設(shè)計(jì)中的使用效果，發(fā)現(xiàn)Sa對(duì)于橋梁地震需求預(yù)計(jì)的精度一般會(huì)高于PGA，且PGA對(duì)于EDP風(fēng)險(xiǎn)水平的預(yù)計(jì)會(huì)偏于非保守，對(duì)橋梁抗震不利;
　　(3)基于以上研究，提出了一種新型多參數(shù)IM——基于關(guān)鍵模態(tài)周期譜加速度的多參數(shù)IM，可以有效考慮到頻譜特性、高模態(tài)效應(yīng)等對(duì)于結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響，能夠顯著提高橋梁結(jié)構(gòu)地震需求預(yù)計(jì)、EDP風(fēng)險(xiǎn)曲線和地震易損性曲