鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于概率損傷模型的地震易損性研究基本信息

地震易損性是對地震動強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)破壞程度之間關(guān)系的定量描述。本項目在新的基于性能的地震工程概率決策框架之下，以地震動參數(shù)作為易損性分析的輸入變量，以變形和能量作為破壞準(zhǔn)則，以改進(jìn)的Park-Ang損傷指數(shù)作為統(tǒng)一的需求參數(shù)和能力參數(shù)，系統(tǒng)研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的解析地震易損性?；诂F(xiàn)行抗震設(shè)計規(guī)范的反應(yīng)譜和特定場地的地震危險性，合成與反應(yīng)譜相容和危險性一致的人工地震波；利用非線性有限元靜力和動力分析技術(shù)以及國內(nèi)外大量的抗震試驗結(jié)果，建立鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的概率地震損傷需求與能力模型；在此基礎(chǔ)上，分析結(jié)構(gòu)的地震易損性，繪制不同破壞狀態(tài)下典型結(jié)構(gòu)的地震易損性曲線和曲面，從而為地震損失估計和防震減災(zāi)決策提供科學(xué)依據(jù)。

本研究旨在建立一種新的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基于位移的抗震設(shè)計方法，以更好地控制結(jié)構(gòu)的地震損傷。采用能反映地震累積損傷的損傷指標(biāo)和層間位移角為主要性能指標(biāo)建立鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能等級和基于概率可靠度的多級抗震性能目標(biāo)。建立能反映地震地面運(yùn)動特性和結(jié)構(gòu)特性、面向設(shè)計的等地震損傷延性能力譜，用于求解滿足既定抗震性能目標(biāo)的結(jié)構(gòu)對整體變形能力的要求。研究鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體變形能力與局部(樓層和構(gòu)件)變形能力的關(guān)系，建立簡化分析方法，把對結(jié)構(gòu)整體變形能力的要求轉(zhuǎn)變?yōu)閷?gòu)件變形能力的要求。.本項目的研究是對現(xiàn)有基于性能的抗震設(shè)計理論的進(jìn)一步完善和發(fā)展，可在一定程度上推動該理論在我國土木工程界的研究和應(yīng)用，為我國新一代建筑抗震設(shè)計規(guī)范的制訂提供一定的基礎(chǔ)和依據(jù)。 2100433B

本課題以我國近海在役橋梁全壽命周期內(nèi)面臨的耐久性損傷及地震安全問題為背景，以RC橋梁為研究對象，通過近海腐蝕環(huán)境的模擬，考慮混凝土碳化與氯離子侵蝕的耦合作用，分析橋梁時變耐久性損傷對其抗震性能的影響，提取定量表征近海RC橋梁抗震性能演化的序參量，研究服役年限及近海環(huán)境作用與宏觀抗震性能的邏輯關(guān)聯(lián)，分析近海在役RC橋梁的時變地震易損性。創(chuàng)新點主要在于建立近海橋梁耐久性損傷RC材料力學(xué)性能時變模型；確定近海在役橋梁耐久性損傷分析邊界條件，研究近海橋梁全壽命周期內(nèi)抗震性能演化過程及時變規(guī)律；建立全壽命周期內(nèi)近海RC橋梁在主余震及多次地震作用下的時變地震易損性模型。最后以某在役近海長聯(lián)RC橋梁為例，根據(jù)服役年限及耐久性損傷，構(gòu)造主余震及多次地震序列，研究不同服役階段橋梁時變地震易損性及其魯棒性的強(qiáng)弱，從而為全壽命周期內(nèi)近海在役橋梁地震風(fēng)險評估提供理論依據(jù)。

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，近海交通運(yùn)輸建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，近海橋梁數(shù)量不斷增多。對于近海橋梁，全壽命周期內(nèi)更為突出的問題是其處于海腐蝕環(huán)境的同時又在地震多發(fā)帶。本課題以我國近海在役橋梁全壽命周期內(nèi)面臨的耐久性損傷及地震安全問題為背景，以鋼筋混凝土橋梁為對象，研究了近海耐久性損傷橋梁時變易損性。本項目基于不同荷載模式下銹蝕鋼筋力學(xué)性能試驗，分析了單調(diào)拉伸荷載、低周反復(fù)荷載作用下銹蝕鋼筋的力學(xué)性能，對銹蝕鋼筋力學(xué)性能在不同荷載模式下退化程度進(jìn)行了對比研究，并給出了銹蝕鋼筋力學(xué)性能退化計算模型。通過碳化混凝土棱柱體試件單調(diào)及反復(fù)荷載試驗，得到各試件應(yīng)力應(yīng)變曲線及骨架曲線，考慮到碳化混凝土構(gòu)件的截面尺寸效應(yīng)，從混凝土碳化率的角度對比分析了單調(diào)及反復(fù)荷載下碳化對試件力學(xué)性能的影響，并給出了碳化混凝土力學(xué)性能退化計算模型。建立近海橋梁精細(xì)化有限元模型，通過的銹蝕鋼筋混凝土橋墩試件抗震性能試驗驗證有限元模型的有效性，分析了不同服役期內(nèi)橋墩抗震性能的演化過程?？紤]混凝土碳化與氯離子侵蝕的耦合作用，通過模擬近海腐蝕環(huán)境，進(jìn)行了近海環(huán)境下鋼筋混凝土材料力學(xué)性能的退化過程的時變性分析。確定近海在役橋梁耐久性損傷分析邊界條件，考慮橋梁全壽命周期內(nèi)地震作用的時變性，采用時變地震易損性分析方法研究了近海橋梁全壽命周期內(nèi)抗震性能演化過程及時變規(guī)律。建立了全壽命周期內(nèi)近海RC橋梁在主余震及多次地震作用下的時變地震易損性模型，根據(jù)服役年限及耐久性損傷，構(gòu)造主余震及多次地震序列，研究不同服役階段橋梁時變地震易損性?；诶碚撘讚p性、可靠度理論以及構(gòu)件的概念移除法提出了一種適用于全壽命周期內(nèi)算例橋型的抗倒塌分析方法, 并進(jìn)行了基于時變易損性的近海橋梁主余震作用下的魯棒性分析,從而為全壽命周期內(nèi)近海在役橋梁地震風(fēng)險評估提供理論依據(jù)。 2100433B