【摘要】：由于地震動的復(fù)雜性及隨機性,橋梁結(jié)構(gòu)地震需求不僅與地震動的幅值特性有關(guān),與地震動的頻譜特性及持時特性的關(guān)系也較為密切,采用單一地震動強度參數(shù)難以全面反映地震特性。此外,受結(jié)構(gòu)中隨機參數(shù)的影響,橋梁結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)為復(fù)合隨機振動問題,因此采用概率分析的方法來進行研究更為合適。地震易損性分析作為全概率分析的重要組成部分,是基于性能地震工程框架的重要一環(huán)。然而,系統(tǒng)中各構(gòu)件地震需求之間的相關(guān)性使得傳統(tǒng)易損性分析的精度受到一定限制。因此,在結(jié)構(gòu)的地震易損性分析中準(zhǔn)確描述構(gòu)件地震需求之間的相關(guān)性十分必要。隨著服役時間的增長,結(jié)構(gòu)的材料性能存在不同程度的老化現(xiàn)象,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的地震性能不斷退化。而且隨著服役時間的增長,構(gòu)件的地震需求隨之發(fā)生變化,構(gòu)件地震需求之間的相關(guān)結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化,從而導(dǎo)致橋梁系統(tǒng)地震易損性隨時間的變化更為復(fù)雜。針對以上問題,本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)針對局部靈敏度分析的不足,采用重要性分析方法對結(jié)構(gòu)地震需求及易損性分析中隨機參數(shù)的重要性進行排序。針對基于方差的重要性測度指標(biāo)及矩獨立重要性測度指標(biāo),分別采用Monte-Carlo數(shù)值方法及基于核密度估計的積分法進行求解;針對常見的中小跨徑混凝土梁橋,分析了隨機參數(shù)對結(jié)構(gòu)地震需求及易損性的影響水平,篩選出對結(jié)構(gòu)地震需求及易損性影響顯著的隨機參數(shù),從而減少橋梁結(jié)構(gòu)地震需求分析及易損性分析的樣本數(shù)量,顯著提高結(jié)構(gòu)地震易損性分析的計算效率。(2)針對地震動強度參數(shù)指標(biāo)的多樣性,從地震動參數(shù)指標(biāo)之間相似性、和諧性以及相關(guān)性的角度,采用距離分析、秩相關(guān)分析及Pearson相關(guān)分析方法評價地震動參數(shù)的適用性及可組合性,而不僅限于線性相關(guān)分析;基于重要性分析得到的對結(jié)構(gòu)影響顯著的不確定性參數(shù),采用拉丁超立方抽樣組成一定數(shù)量的橋梁分析樣本,并與區(qū)間分組法得到的地震動記錄進行隨機組合構(gòu)成地震動-橋梁樣本;結(jié)合結(jié)構(gòu)的概率地震需求分析,采用典型相關(guān)分析方法對地震動參數(shù)與構(gòu)件需求參數(shù)之間的整體相關(guān)性進行分析,建立地震動參數(shù)指標(biāo)與構(gòu)件需求參數(shù)之間的典型相關(guān)關(guān)系,對適用于中小跨徑混凝土橋梁地震需求分析的地震動強度參數(shù)指標(biāo)進行優(yōu)選,并根據(jù)有效性、適用性以及充分性的評價準(zhǔn)則對其進行檢驗。(3)基于中小跨徑混凝土橋梁地震需求的增量動力分析,引入Copula函數(shù)將構(gòu)件地震需求之間的相關(guān)性與各構(gòu)件的邊緣分布函數(shù)進行分離,采用非參數(shù)核密度方法對構(gòu)件的邊緣分布函數(shù)及Copula函數(shù)中的相關(guān)參數(shù)進行估計,基于非參數(shù)核密度及最小距離的擬合優(yōu)度檢驗方法對Copula函數(shù)模型進行選擇;在此基礎(chǔ)上,結(jié)合單個構(gòu)件的地震易損性,提出考慮構(gòu)件之間相關(guān)性的橋梁系統(tǒng)地震易損性分析方法;針對單一Copula函數(shù)的局限性,通過貝葉斯加權(quán)平均方法構(gòu)造混合Copula函數(shù),描述構(gòu)件地震需求之間上、下尾部均相關(guān)的復(fù)雜非線性相關(guān)結(jié)構(gòu),并基于離差平方和最小準(zhǔn)則對混合Copula函數(shù)的相關(guān)參數(shù)進行估計;通過與一階界限法及Monte-Carlo方法得到的系統(tǒng)易損性曲線進行對比,驗證了Copula函數(shù)方法的準(zhǔn)確性,并探討了構(gòu)件之間的相關(guān)性對橋梁系統(tǒng)地震易損性的影響。(4)基于菲克第二定律以及橡膠材料的老化規(guī)律,建立了鋼筋、混凝土以及橡膠材料的退化模型,研究了鋼筋、混凝土以及橡膠材料的時變特性;在此基礎(chǔ)上,對拉丁超立方抽樣方法及區(qū)間分組法得到的地震動-橋梁樣本對進行更新,并采用增量動力方法對其進行分析,研究了構(gòu)件地震需求隨時間的演化規(guī)律以及單個構(gòu)件的時變易損性;采用混合Copula函數(shù)對不同服役時間點處構(gòu)件之間相關(guān)結(jié)構(gòu)進行描述,分析了構(gòu)件之間相關(guān)結(jié)構(gòu)的時變特性;結(jié)合構(gòu)件的時變易損性以及構(gòu)件之間的時變相關(guān)結(jié)構(gòu),提出橋梁系統(tǒng)時變地震易損性分析方法;基于對數(shù)正態(tài)分布函數(shù),采用最小二乘方法對橋梁系統(tǒng)時變地震易損性曲線進行回歸分析,研究了橋梁系統(tǒng)地震易損性的時變規(guī)律,避免采用Monte-Carlo方法引起的計算量過大問題。
【圖文】：

不同實現(xiàn)值的影響不會相互抵消，因而能夠準(zhǔn)確地記錄Ｘ，對響應(yīng)量；ｒ的影響。而ｙ首逡逑先需要對Ｘ，取不同值時的條件方差Ｖａｒ（）ＰＱ求期望，在求期望的過程中導(dǎo)致Ｖａｒ（１１；＾）逡逑的影響相互抵消，因此難以準(zhǔn)確反映Ｘ，對響應(yīng)量Ｆ的影響（如圖２－１所示），由此可見逡逑＜比邋＜邋更加合理。逡逑Ｖａｒ（Ｙ｜Ｘｉ）邋▲逡逑Ｖａｒ（Ｙ）－Ｖａｒ（Ｙ｜Ｘｉ）＜０逡逑ｉ邋？逡逑Ｖａｒ（Ｙ）—邐±邐邐３—逡逑＂５＝Ｖａｒ（Ｙ）－Ｅ（Ｖａｒ（Ｙ｜Ｘ，））邋Ｔ逡逑Ｅ（Ｖａｒ（Ｙ｜Ｘｉ））邐＾邋－逡逑Ｖ邋Ｓｖ（Ｘｉ）邐？逡逑Ｖａｒ（Ｙ）－Ｖａｒ（Ｙ｜Ｘｉ）＞０逡逑邐？逡逑Ｘｉ逡逑圖２－ｉ尤取不同實現(xiàn)值時對響應(yīng)量ｙ方差的影響逡逑此外，由數(shù)學(xué)期望與方差的運算法則不難得出：逡逑Ｔ］；＇邋＝邋＾［（Ｖａｒ（７）－邋Ｖａｒ（Ｆ｜邋Ｘ，，））２］邋＝邋＾ｒ（Ｙ）－￡（Ｖａｒ（７１邋Ｘ，））］２邋＋邋Ｖａｒ（Ｖａｒ（ｒ邋｜邋Ｘ，））逡逑＝邋＾；＇＋Ｖａｒ（Ｖａｒ（７｜Ｘ，））逡逑由式（２－１０）可知，＜是在Ｖ的基礎(chǔ)上考慮了邋Ｘ，不同實現(xiàn)值對響應(yīng)量ｒ影響的變逡逑異性，其實際上是對５囊桓魴拚

本文編號：2570043