地震作用下钢混结构桥梁的结构易损性分析

李 坤

（黑龙江省公路工程监理咨询公司，黑龙江 哈尔滨 150000）

前言

桥梁工程关乎国计民生，是国家发展的重点工程。通过研究表明，桥梁工程在正常使用下极容易受到地震作用的影响，最终损坏甚至不可用。为了分析桥梁工程的易损性，人们一般会采用易损性曲线来表示桥梁结构在不同强度的地震作用下所损坏的程度，而易损性曲线则是需要凭借技术人员的经验以及实践工作而得到。其中，技术人员凭借经验所得到的易损性曲线也就是根据过去地震发生的强度以及对工程破坏程度而绘制的曲线，而实践工作则是技术人员通过地震的反映与强度来对桥梁的易损性进行分析的，在有条件的情况下，技术人员可以采用地震的实际数据来反映易损性曲线。事实上，在很多国家发生地震时，由于没有地震破坏桥梁工程的相关数据，因此技术人员只能够采用分析方法来得到桥梁结构的易损性曲线，本文就该方法进行全面的分析。

1 地震易损性分析方法的基本流程

在实际工作中，获得易损性曲线的方法有很多种，并且每一种分析方法都有其特有的优势，为了避免地震影响与桥梁工程之间的不确定因素的存在，保证结构的合理性，本文提出了一种合理的易损性分析方法。其工作步骤主要有以下几点：在获取易损性曲线之前，我们需要根据实际情况来建立一个桥梁非线性物理力学模型；使模型与实际相似，在其中合成不同的地震强度以及地震距离；对现场各个参数进行量化，全面掌握其中存在的不确定因素，然后模拟现场建立一个地震—工程场地—桥梁结构的样本；技术人员需要对该样本进行全面分析，然后获取相应的地震数据；通过对数据的分析来建立一个概率函数，其中地震震动的参数则为一个自变量；通过地震的影响来了解桥梁工程的破坏程度，然后针对不同的破坏程度来建立一个结构承载力的概率函数；通过计算的方式来了解在不同程度的地震作用下桥梁结构的承载力概率；再根据所有的相关参数来绘制易损性曲线，并根据该曲线来对桥梁结构进行全面的分析。

2 钢筋混凝土桥梁结构的非线性地震反应

在本文中，为了便于研究，我们采用的是多跨度连续梁结构的桥梁工程，在该桥梁结构当中，连续梁主要是对钢筋混凝土的排架柱起到支撑作用。该桥梁工程属于四跨度工程，总长度达到71.8m。其中主要是由现浇混凝土板来构成桥梁工程的桥面板，而纵梁的作用是为了支撑桥墩上的橡胶板，在桥墩上，施工人员为了保证其稳定性，采用了四根混凝土圆柱来作为排架。

2.1 模型的建立

在本桥梁工程当中，当受到强烈的地震影响，桥墩柱与纵梁下的支座中会受到桥梁体系的非线性影响。因此，我们可以采用结构非线性分析法来对桥梁结构的地震反应进行全面的分析。首先，技术人员可以采用有限元分析法来深入分析钢筋混凝土桥梁工程，然后在根据实际情况来建立一个相应的模型。其次，在模型的轴线位置防止板与梁，在采用刚性连接的方式使其形成一个整体。最后再对桥梁工程进行全面的分析。

2.2 合成地震的不同震级与距离

在合成地震加速度时程的过程中，技术人员首先需要对当地地震的发生情况详细分析，然后采用人工的方式来对桥梁结构的地震反应进行全面的分析。在实际工作中，我们需要将地震震源、传播路径以及场地条件等进行全面分析，这样才能够保证其有效性，才能够更加准确的对非线性结构的地震反应合理的分析。

2.3 了解地震—工程场地—桥梁样本中的不确定因素

为了了解其中存在的不确定因素，我们需要采用相应的方法来对自变量——地震的参数进行确定。在分析过程中，每一个地震参数都可以建立多个样本，其中有两个地震参数主要是为了论述地震的介质与性质的，我们可以对这两个参数建立10个样本，然后再通过随机组合的方式获取更多的地震参数，最后根据地震分析方法来确定场地加速度时程。

3 钢筋混凝土桥梁结构易损性分析

3.1 反应概率的分析

应用SAP2000对每一个地震一场地一桥梁样本进行非线性时程分析。在此研究中，地震引起的结构反应是由柱的相对位移延性比来衡量，其中是柱顶相对位移最大值与初始屈服位移的比值，100个地震一场地一桥梁系统的分析结果，其中以结构基本自振周期对应的加速度反应谱为变量，以地面最大加速度砌为变量。

3.2 桥梁破坏状态和结构承载能力概率

从无破坏到完全破坏这一过程中，地震对桥梁的破坏有5种破坏状态。这5种破坏状态用桥墩的位移延性比来表示。首次屈服时位移延性比，是屈服位移延性比，是柱截面边缘钢筋混凝土压应变达到0.002时的位移延性比，也是最大位移延性比。

3.3 易损性曲线的形成

桥梁的破坏曲线表示在不同强度地震作用下结构反应超过破坏阶段所定义的结构承载能力的条件概率。当获得结构的易损性曲线后，在给定地震作用下结构破坏概率的确定将变得很容易。根据一个地区不同桥梁的地震易损性曲线，可以形成区域桥梁系统的地震易损性矩阵，可用于区域交通生命线系统地震反应分析。

4 结语

通过上文分析，为了分析钢筋混凝土桥梁结构的易损性曲线，我们首先将地震震源、场地条件以及桥梁工程等各个方面的活动参数进行量化，然后建立一个模型，最后分析其中存在的不确定因素来建立一个地震—场地—桥梁的样本，通过这种方法，我们可以获得桥梁结构的易损性曲线，并且可以准确的估量地震参数的变易性。经过实践证明，这种分析方法具有非常好的分析效果，能够缩短研究时间，获取更准确的分析结果，在公路桥梁工程中非常适用，具有非常广阔的发展前景。

[1] 宁明哲，李德建，邹振兴，等.基于易损性能分析的山店江大桥高墩抗震评估技术研究[J].铁道科学与工程学报，2013(03) .

[2] 叶生.桥梁结构地震反应对于重要地震参数的敏感性研究[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，2012(05) .

[3] 吴巧云.基于性能的钢筋混凝土框架结构抗震性能评估[D].湖北：华中科技大学，2011.