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1、天津城建大學(xué)橋梁與隧道工程張鐸ZhangDuo,BridgeandtunnelengineeringTianjinChengjianuniversity.基于IDA的鋼管混凝土空間組合桁架梁橋易損性研究ResearchofseismicvulnerabilityofCFSTandspacecompositetrussedgirderbridgeusingIDA02030405基于IDA的易損性曲線建立方法MethodforfragilitycurvebasedonIDA工程背景及損傷指標(biāo)Engineeringbackgroundanddamagein
2、dexIDA曲線與易損性曲線IDAcurvesandfragilitycurves結(jié)論ConclusionsCONTENT0201研究意義與背景Researchsignificanceandbackground01研究意義與背景ResearchsignificanceandbackgroundPARTONE1.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)桁架梁橋研究意義優(yōu)點(diǎn)眾多:抗震性能:吸能性和延性良好耐火性能:混凝土吸收部分熱量,減緩鋼材升溫。鋼管屈服,混凝土仍可承受壓力經(jīng)濟(jì)效益:施工快(無(wú)模板),節(jié)約混凝土鋼管混凝土空間組合桁架梁橋是一種新型橋梁結(jié)構(gòu),優(yōu)點(diǎn)眾多。開展該類結(jié)構(gòu)
3、抗震易損性研究對(duì)了解其受力特點(diǎn)、推廣其應(yīng)用于實(shí)際、降低該類橋梁破壞導(dǎo)致的損失等意義重大。5碩士研究生答辯,張鐸,天津城建大學(xué)形成互補(bǔ):發(fā)揮鋼材抗拉和混凝土抗壓性能好的優(yōu)點(diǎn),克服混凝土自重大和空心鋼管剛度小的缺點(diǎn)2.橋梁易損性研究意義結(jié)構(gòu)易損性(seismicfragility)通常指在不同地震動(dòng)強(qiáng)度作用下結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)各種損傷狀態(tài)的概率。04碩士研究生答辯,張鐸,天津城建大學(xué)地震帶來(lái)的災(zāi)難嚴(yán)重,我國(guó)多次發(fā)生大地震。512汶川大地震讓我們重新認(rèn)識(shí)到橋梁對(duì)災(zāi)后搶險(xiǎn)救援的意義。搶險(xiǎn)就是搶時(shí)間。對(duì)重要橋梁開展抗震易損性研究意義重大。分析得到的橋梁易損性曲線對(duì)于
4、橋梁結(jié)構(gòu)安全評(píng)估加固和抗震設(shè)計(jì)都有實(shí)際參考意義,能避免地震引起橋梁結(jié)構(gòu)破壞可能導(dǎo)致的巨大人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。3.易損性發(fā)展過(guò)程70年代提出90年代初21世紀(jì)初2005年之后第一階段,主要采用實(shí)際調(diào)查方法來(lái)獲取統(tǒng)計(jì)意義上的易損性曲線。第二階段,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性時(shí)程分析,并用結(jié)構(gòu)的損傷指標(biāo)對(duì)地震動(dòng)反應(yīng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和比較分析,獲得結(jié)構(gòu)地震易損性曲線。以上方法屬于純理論研究方法并得到廣泛認(rèn)可。第三階段,采用多種概率性分析方法(貝葉斯原理、PDF插值技術(shù)等)和多種新型分析方法(能力譜法、Pushover法等)并結(jié)合結(jié)構(gòu)試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,但目前仍處于探索階段。
5、6碩士研究生答辯,張鐸,天津城建大學(xué)4.國(guó)內(nèi)外橋梁易損性研究動(dòng)態(tài)、水平國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)高墩(40m+)橋梁進(jìn)行了大量抗震易損性分析,包過(guò)斜拉橋,鋼管混凝土拱橋,鋼筋混凝土連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、簡(jiǎn)支梁橋等。對(duì)鋼管混凝土空間組合桁架梁橋易損性研究未見(jiàn)報(bào)道。直線橋7碩士研究生答辯,張鐸,天津城建大學(xué)國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要采用譜分析或彈性時(shí)程分析方法從自振特性或結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的角度研究曲線橋梁抗震性能。部分學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)研究方法進(jìn)行了創(chuàng)新改進(jìn)。目前從基于IDA的易損性分析角度對(duì)曲線橋抗震性能的研究未見(jiàn)報(bào)道。曲線橋5.本文主要研究?jī)?nèi)容采用IDA方法對(duì)干海子大橋第二聯(lián)進(jìn)行易損性研究
6、,分析得到的易損性曲線,獲得該類橋梁抗震特點(diǎn)。直線橋8碩士研究生答辯,張鐸,天津城建大學(xué)采用IDA方法對(duì)干海子大橋第一聯(lián)進(jìn)行易損性研究,并在此基礎(chǔ)上改變?cè)O(shè)計(jì)參數(shù),建立多個(gè)對(duì)比模型,研究上部桁架梁曲率半徑與墩跨比二設(shè)計(jì)因素改變對(duì)該類曲線橋梁易損性影響。曲線橋02基于IDA的易損性曲線建立方法MethodforfragilitycurvesbasedonIDAPARTTWO1.增量動(dòng)力分析(IDA)方法IDA方法本質(zhì)上屬于參數(shù)分析方法,分析地震動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)與結(jié)構(gòu)性能參數(shù)二者關(guān)系,因而對(duì)二參數(shù)的選擇至關(guān)重要。10碩士研究生答辯,張鐸,天津城建大學(xué)增量動(dòng)力分析
7、(IncrementalDynamicAnalysis,IDA)方法通過(guò)將地震強(qiáng)度參數(shù)進(jìn)行系數(shù)調(diào)整來(lái)建立一組強(qiáng)度遞增的地震動(dòng)輸入,并用這組調(diào)整過(guò)的地震波分別對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性時(shí)程分析,來(lái)研究地震強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)性能之間關(guān)系的方法。2.參數(shù)選擇規(guī)則橋梁以一階振型為主,故對(duì)第一周期附近頻率成分最敏感,將Sa(T1,5%)作為IM參數(shù)得到離散性較好的IDA曲線;對(duì)高墩非規(guī)則橋梁,受高階振型影響明顯,選用Sa(T1,5%)的合理性有待于進(jìn)一步研究。本文選用PGA作為IM參數(shù)。IM參數(shù)11碩士研究生答辯,張鐸,天津城建大學(xué)材料應(yīng)變難以準(zhǔn)確反映結(jié)構(gòu)進(jìn)入非線性階段損傷狀態(tài)
8、,地震作用下變形能力不足是結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度損傷及破壞的原因。此外,我國(guó)現(xiàn)階段橋梁結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)往往采用基于位移