大跨径桥梁结构概率地震需求分析中地面运动强度参数的优化选择

陈 亮， 李建中

(1.合肥工业大学 土木与水利工程学院，合肥 230009;2.同济大学 土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092)

在地震环境中，与结构性能和需求相关的大量不确定因素决定了确定性的方法并不适用于结构抗震。因此，采用基于性能的地震工程学的全概率理论(Performance-base earthquake engineering，PBEE)和抗震设计理论(Performance-base seismic design，PBSD)已成为国际地震工程和结构抗震领域的研究热点和未来发展方向。其中，对于结构地震需求的概率预计主要采用概率地震需求分析来获得，并建立相应的概率地震需求模型［1－3]。目前，在结构抗震设计、分析以及 PBEE和PBSD中，对于结构地震需求的预计大部分是通过动力时程分析方法获得，这是目前结构地震反应分析方法中最精确的一种，它需要选择一系列与场地地震危险性相符合的地震波作为输入地面运动，并将地面运动的强度进行量化以反映特定场地的地震危险性，在PBEE中采用地面运动强度参数(Intensity Measure，IM)来表征，IM为一个服从对数正态分布的随机变量。IM的选择对于结构地震需求的概率预计至关重要，一个好的IM能将地面运动强度与结构地震反应水平有效地联系起来，精确、高效地预计结构地震需求［1，4－6]。

国内外关于IM的相关研究主要集中于建筑结构，对于桥梁结构的研究很少。建筑结构和桥梁结构在构造以及动力特性方面的差异较大，特别是对诸如斜拉桥、悬索桥之类的大跨径桥梁，在纵、横桥向质量参与系数贡献显著的模态较多，可能会出现在某一桥向有多阶模态的质量参与系数贡献比较显著，但很难找到某一阶模态的质量参与系数占主导地位，而且竖向地震作用还会影响到主塔等关键构件的纵、横桥向地震响应。……