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項(xiàng)目摘要

地震易損性是對(duì)地震動(dòng)強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)破壞程度之間關(guān)系的定量描述。本項(xiàng)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(dòng)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。基于現(xiàn)行抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的反應(yīng)譜和特定場(chǎng)地的地震危險(xiǎn)性，合成與反應(yīng)譜相容和危險(xiǎn)性一致的人工地震波；利用非線性有限元靜力和動(dòng)力分析技術(shù)以及國(guó)內(nèi)外大量的抗震試驗(yàn)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(jì)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(jì)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(jí)和基于概率可靠度的多級(jí)抗震性能目標(biāo)。建立能反映地震地面運(yùn)動(dòng)特性和結(jié)構(gòu)特性、面向設(shè)計(jì)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(duì)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(jiǎn)化分析方法，把對(duì)結(jié)構(gòu)整體變形能力的要求轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)構(gòu)件變形能力的要求。.本項(xiàng)目的研究是對(duì)現(xiàn)有基于性能的抗震設(shè)計(jì)理論的進(jìn)一步完善和發(fā)展，可在一定程度上推動(dòng)該理論在我國(guó)土木工程界的研究和應(yīng)用，為我國(guó)新一代建筑抗震設(shè)計(jì)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(guó)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(wèn)題為背景，以RC橋梁為研究對(duì)象，通過(guò)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(shí)變耐久性損傷對(duì)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(shí)變地震易損性。創(chuàng)新點(diǎn)主要在于建立近海橋梁耐久性損傷RC材料力學(xué)性能時(shí)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(guò)程及時(shí)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(shí)變地震易損性模型。最后以某在役近海長(zhǎng)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(shí)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(xiǎn)評(píng)估提供理論依據(jù)。

隨著我國(guó)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(duì)于近海橋梁，全壽命周期內(nèi)更為突出的問(wèn)題是其處于海腐蝕環(huán)境的同時(shí)又在地震多發(fā)帶。本課題以我國(guó)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(wèn)題為背景，以鋼筋混凝土橋梁為對(duì)象，研究了近海耐久性損傷橋梁時(shí)變易損性。本項(xiàng)目基于不同荷載模式下銹蝕鋼筋力學(xué)性能試驗(yàn)，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(duì)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(duì)比研究，并給出了銹蝕鋼筋力學(xué)性能退化計(jì)算模型。通過(guò)碳化混凝土棱柱體試件單調(diào)及反復(fù)荷載試驗(yàn)，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(duì)比分析了單調(diào)及反復(fù)荷載下碳化對(duì)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(jì)算模型。建立近海橋梁精細(xì)化有限元模型，通過(guò)的銹蝕鋼筋混凝土橋墩試件抗震性能試驗(yàn)驗(yàn)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(guò)程?？紤]混凝土碳化與氯離子侵蝕的耦合作用，通過(guò)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(guò)程的時(shí)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(shí)變性，采用時(shí)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(guò)程及時(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(xiǎn)評(píng)估提供理論依據(jù)。 2100433B