基于劣化过程效应的混凝土桥梁地震影响分析

《基于劣化过程效应的混凝土桥梁地震影响分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号:TU528，U4410710-2015021003博士学位论文基于劣化过程效应的混凝土桥梁地震影响分析崔凤坤导师姓名职称徐岳教授申请学位级别博士学科专业名称桥梁与隧道工程论文提交日期2018年3月26日论文答辩日期2018年5月30日学位授予单位长安大学SeismicImpactAnalysisfortheConcreteBridgesBasedontheEffectsofDeterioratingProcessADissertationSubmittedfortheDegreeofDocto

2、rCandidate：CuiFengkunSupervisor：Prof.XuYueChang’anUniversity,Xi’an,China摘要我国幅员辽阔，海岸线狭长，大量混凝土桥梁处于海洋地区和除冰盐使用地区这两类典型的氯盐侵蚀环境。随着时间推移，氯盐环境下钢筋锈蚀不断削弱混凝土桥梁的结构刚度和承载能力，劣化后的混凝土桥梁是否仍然具备抵抗设计地震荷载的能力需要进行研究。本文以氯盐环境下的混凝土桥梁为研究对象，基于已有国内外试验研究和理论成果的深入分析，建立了氯盐环境下混凝土桥梁构件劣化模型；充

3、分考虑地震动的随机性以及桥梁建模相关的不确定性，同时结合结构可靠度基本理论，对氯盐环境下考虑劣化过程效应的混凝土桥梁的地震影响进行了研究，主要研究内容包括：（1）根据我国典型氯盐环境的特点，完善海洋地区和除冰盐使用地区两类典型氯盐环境下的钢筋初始锈蚀时间预测模型；通过分析现有试验结果，确定氯盐环境下钢筋锈蚀速率的主要影响因素，同时进一步考虑混凝土开裂对钢筋锈蚀速率的加速作用，建立改进的三阶段钢筋锈蚀速率时变模型；基于已有混凝土开裂机理及试验结果的分析研究，选择适用于混凝土桥梁构件的锈胀开裂时间及裂缝宽

4、度预测公式；综合考虑锈蚀钢筋的强度和延性退化，构建适用于氯盐环境下混凝土桥梁构件的劣化模型。（2）根据混凝土桥梁的结构特点和地震响应行为，结合已构建的氯盐环境混凝土桥梁构件劣化模型，对混凝土桥梁有限元建模过程中涉及的单元及材料本构关系选取、荷载及边界条件处理等问题进行讨论；以PEER提供的天然地震动数据库作为选波基础，考虑地震动的随机性特征，确定随机地震动的选取原则和选取方法；通过对比分析确定本文采用的动力分析方法和计算软件，为氯盐环境下考虑劣化过程效应的混凝土桥梁的地震影响分析奠定基础。（3）基于已

5、构建的氯盐环境下混凝土桥梁构件劣化模型，充分考虑桥梁材料特性、几何参数以及地震动的多种不确定性，通过均匀设计法来提高样本效率，形成劣化混凝土桥梁地震需求概率分析方法；根据混凝土桥梁的性能需求，明确劣化混凝土桥梁的抗力指标及其各级损伤状态限值；进一步结合BP神经网络、均匀设计和蒙特卡洛法，形成劣化混凝土桥梁抗力概率分析方法。（4）基于结构易损性基本理论和方法，将氯盐环境下混凝土桥梁的地震需求和地震抗力模型相结合，建立劣化混凝土桥梁时变地震易损性分析模型，得到混凝土桥梁构I件在各级损伤状态下的时变地震易损

6、性曲线，研究表明：考虑钢筋锈蚀引起的劣化影响后，混凝土桥梁各构件的易损性呈现出不同的时变规律；同时，劣化改变了混凝土桥梁各构件的易损性相对关系，初始服役时刻在地震作用下相对不易损伤的构件，随着时间推移可能成为地震作用下最易损伤的构件。（5）基于《公路桥梁抗震细则》给出的特定概率水平下的地震动强度参数，结合非线性曲线回归，形成适用于我国场地条件的地震灾害曲线确定方法；通过对现有桥梁地震损失评估模型的深入分析，归纳混凝土桥梁地震损失评估中的主要经济指标；结合桥址处地震灾害曲线和桥梁各构件的时变易损性曲线，

7、通过广义全概率方法，建立劣化混凝土桥梁地震损失评估模型；通过在算例桥梁中的实际应用，对比地震损失评估模型中各组成部分的相对关系，并对模型中的关键参数进行定量分析，可为同类桥梁的地震损失评估提供参考借鉴。关键词：混凝土桥梁，氯盐环境，钢筋锈蚀，劣化，不确定性，地震影响，易损性分析，地震损失评估IIAbstractAlargenumberofconcretebridgesinChinaarelocatedinmarinezonesanddeicingsalt-usezones,referredtoasty

8、picalchlorideenvironments.Corrosionofreinforcementinchlorideenvironmentwouldgraduallyreducethestructuralstiffnessandcapacityofconcretebridgeswithtime.Thus,itisimportanttoinvestigatewhetherdeterioratingconcretebridgessatisfythesei