桥梁易损性分析概述

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4.损伤指标
利用弯矩-曲率图 和结构曲率延性系 数得到各损伤状态 对应结构性能点作 为损伤评判的依据。 曲率延性系数取为 地震反应下结构曲 率与屈服曲率比值。
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将屈服曲率作为轻微损伤对应损伤指标，曲率 延性系数为各损伤等级相应截面曲率与屈服曲率 之比。
效果图
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放一张概念图或者设计图是极好的
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2.梁截面与桥墩截面
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3.基于OpenSees建模 关键词：
Steel02 平截面假定 Concrete01 纤维梁单元
为满足上部结构在地震作用中处于弹 性状态，下部墩柱可进入弹塑性状态的抗 震设计思路，本文上部桁架梁采用线弹性 纤维梁单元模拟。针对第一联曲线上部梁， 建模时采用以直代曲思想，通过多边形拟 合实现上部连续曲线梁，用弹塑性纤维梁 单元模拟下部钢管混凝土格构墩。 第一联模型
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5.本文主要研究内容 直线桥
采用IDA方法对干海子大桥第二联进行易损性研究，分析得到的 易损性曲线，获得该类桥梁抗震特点。
曲线桥
采用IDA方法对干海子大桥第一联进行易损性研究，并在此基础 上改变设计参数，建立多个对比模型，研究上部桁架梁曲率半径与墩跨 比二设计因素改变对该类曲线桥梁易损性影响。
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02
PART TWO
基于IDA的易损性曲线建立方法
Method for fragility curves based on IDA
1.增量动力分析（IDA）方法
增量动力分析 (Incremental Dynamic Analysis ， IDA )方法 通过将地震强度参数进行系数 调整来建立一组强度递增的地 震动输入，并用这组调整过的 地震波分别对结构进行非线性 时程分析，来研究地震强度与 结构性能之间关系的方法。
天津城建大学 基于IDA的钢管混凝土空间 桥梁与隧道工程 组合桁架梁桥易损性研究 张 铎
Research of seismic vulnerability of CFST and space composite trussed girder bridge using IDA
Zhang Duo, Bridge and tunnel engineering Tianjin Chengjian university.
1.干海子大桥概况与全景图
某部件 某部件
“干海子特大桥”是我国已建成为数不多 的钢管混凝土桁架连续梁桥，是国家交通 干线—京昆高速公路控制性工程，位于四 川雅安。该桥按双向4车道设计，单幅桥面 宽度12.25m，共计36跨，分三联，第一 联为平曲线半径320m左右曲线桥，第二 联近似考虑成直线桥；最小联长268m， 最大联长1045m，桥总长1811m。
x=ln(PGA)
-2.4 -2.2 -2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 x=ln(PGA)
15#桥墩能力需求对数比IDA曲线
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10 8 6 y= -0.348x +0.895x+1.408
y= -0.348x +0.895x-0.671
2
x=ln（PGA）
y= -0.348x +0.895x+0.310
2
/φ u）
y=ln（φ
y=ln（φ /φ c）
2 0 -2 -4
2 0 -2 -4
-6 -6 -2.4 -2.2 -2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0
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四个第一：
该桥取得四项世界第一：目前总跨度最 大全钢管混凝土桁架梁桥；首座最高的 钢管混凝土格构桥墩、组合桥墩、混合 桥墩桥梁；该类工程中，它是单联最长 的连续结构；首次完全采用钢纤维钢管 混凝土施工技术大型桥梁。相对于简支 T梁桥，该桥重量减少一半，混凝土用 量减少9200立方米，钢材用量减少 4500吨，社会经济效益十分显著，是 适合西部高烈度地区的桥梁结构形式。 干海子大桥以其全球罕见的结构形式和 技术上的创新和经验，被我国多部门列 为西部山区科技示范桥，对今后山区高 架桥应用具有示范作用。
增量动力分析（IDA）方法符合当今抗震设计与评估发 展思路，作为抗震性能及风险评估方法之一，无论在研究 上还是应用上已经在国内外得到很大发展。
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03
PART THREE
工程背景与及损伤指标
Engineering background and damage indexes
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4.国内外桥梁易损性研究动态、水平 直线桥
国内学者对高墩（40m+）桥梁进行了大量抗震易损性分析，包 过斜拉桥，钢管混凝土拱桥，钢筋混凝土连续梁桥、连续刚构桥、简支 梁桥等。对钢管混凝土空间组合桁架梁桥易损性研究未见报道。
曲线桥
国内外学者主要采用谱分析或弹性时程分析方法从自振特性或结 构地震响应的角度研究曲线桥梁抗震性能。部分学者对传统研究方法进 行了创新改进。目前从基于IDA的易损性分析角度对曲线桥抗震性能的 研究未见报道。
2#钢管混凝土格构式桥墩墩顶和墩底单肢截面四种损伤状态IDA 曲线和梁端支座两种损伤状态IDA曲线
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10 8 8 6 y= -0.348x +0.895x+1.408
2
y= -0.348x +0.895x+0.718
2
6
y=ln（φ /φ l）
/φ y）
y=ln（φ
抗震性能：
经济效益：
钢管混凝土空间组合桁架 梁桥是一种新型桥梁结构，优
点众多。
开展该类结构抗震易损性 研究对了解其受力特点、推广 其应用于实际、降低该类桥梁
破坏导致的损失等意义重大。
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5
2.桥梁易损性研究意义
结构易损性（ seismic fragility ）通 常指在不同地震动强度作用下结构可 能出现各种损伤状态的概率。 地震带来的灾难严重，我国多 次发生大地震。512汶川大地 震让我们重新认识到桥梁对灾 后抢险救援的意义。抢险就是 抢时间。对重要桥梁开展抗震 易损性研究意义重大。 分析得到的桥梁易损性曲线对 于桥梁结构安全评估加固和抗 震设计都有实际参考意义，能 避免地震引起桥梁结构破坏可 能导致的巨大人员伤亡和经济 损失。
04 05
IDA曲线与易损性曲线
IDA curves and fragility curves
结论
Conclusions
02
CONTENT
01
PART ONE
研究意义与背景
Research significance and background
1.钢管混凝土结构桁架梁桥研究意义 优点众多：
形成互补： 耐火性能： 发挥钢材抗拉和混凝土抗压性能好的优点，克服混凝土自重大 和空心钢管刚度小的缺点 混凝土吸收部分热量，减缓钢材升温。钢管屈服，混凝土仍可 承受压力 吸能性和延性良好 施工快（无模板），节约混凝土
4 2 0 -2
4 2 0 -2
-4 -4 -2.4 -2.2 -2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 8 6 4 -2.4 -2.2 -2.0 -1.8 -1.6 -1.4 -1.2 -1.0 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0.0 x=ln(PGA) 6 4
DM参数
材料应变难以准确反映结构进入非线性阶段损伤状态，地震作用 下变形能力不足是结构出现不同程度损伤及破坏的原因。此外，我国现 阶段桥梁结构在设计时往往采用基于位移的设计理论。综上所述选择截 面曲率和梁端支座位移作为DM参数更合理。
为充分体现地震动随机性采用实测地震波，卓越周期和震中距与 被研究结构所在地接近。持续时间取结构5倍结构基本周期。选取10条 地震动记录能达到一定精度。地震波沿纵桥向输入。
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04
PART FOUR
IDA曲线与易损性曲线
IDA curves and fragility curves
1.控制截面以及支座的IDA曲线 第二联
15#和16#钢管混凝土格构式桥墩墩底单肢截面四种损伤状态 IDA曲线和梁端支座两种损伤状态IDA曲线
第一联
12
第四步： 第五步：
单地震曲线
多地震曲线
对数比曲线
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第六步：
对上述IDA曲线进行非线性回归分析，得到回归均 值λ和标准差σ，从而得到概率损伤
第七步：
根据计算结果绘制构件地震易损性曲线，研究生答辩，张 铎，天津城建大学 14
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3.易损性发展过程
70年代提出
90年代初
21世纪初
2005年之后
第一阶段，主要采用实际调查方法来获取统计意义上的易损
性曲线。
第二阶段，对结构进行非线性时程分析，并用结构的损伤指 标对地震动反应进行统计和比较分析，获得结构地震易损性曲线。 以上方法属于纯理论研究方法并得到广泛认可。 第三阶段，采用多种概率性分析方法(贝叶斯原理、PDF插值 技术等)和多种新型分析方法 (能力谱法、Pushover法等)并结合 结构试验数据对结构进行分析，但目前仍处于探索阶段。