地震和重卡車荷載作用下橋梁多災(zāi)害設(shè)計理論研究.pdf

1、現(xiàn)在（美國）橋梁的設(shè)計(包括LRFD)多是針對單個極端荷載，而極端荷載種類和頻率的增加使橋梁在設(shè)計期內(nèi)遭受其他極端荷載情況時，很有可能會對橋梁以及人員造成很大的損失，因此，極為迫切地需要對橋梁進行多災(zāi)害研究和設(shè)計。本文正是基于LRFD橋梁設(shè)計的形式，并作為MH-LRFD研究的一部分，主要研究在地震荷載、重卡車荷載等極端荷載作用下，基于可靠度理論的橋梁多災(zāi)害極限狀態(tài)設(shè)計方法。其中，多災(zāi)包括自然災(zāi)害（如地震、洪水、颶風(fēng)、海嘯等）、人為災(zāi)害（

2、如恐怖襲擊、火災(zāi)等），由地震等引起的次生災(zāi)害也包括在其中。
　　 為了達到研究目標(biāo)，本文收集了高可信度的地震和（重）卡車的荷載以及荷載效應(yīng)的概率模型，通過具體參數(shù)分析確定了本文分析所采用的荷載以及效應(yīng)概率模型。通過分析認為，一般橋梁體系在地震和重卡車荷載作用下，橋墩是主要的受力構(gòu)件，并給出橋墩的抗力能力計算公式。
　　 列舉了結(jié)構(gòu)可靠度計算的一般方法，分析了本文可靠度理論在可靠度設(shè)計中的層次。進一步介紹了橋梁體系可靠度計

3、算的方法，分析了其發(fā)展緩慢的原因，為了簡化計算，本文假設(shè)一般橋梁上部結(jié)構(gòu)先偶聯(lián)，再與墩柱進行失效模式組合。計算實例顯示，橋梁體系的可靠度指標(biāo)非常接近橋墩的可靠度指標(biāo)，那么，橋梁體系可靠度指標(biāo)的計算可大大簡化。
　　 綜合分析了Ferry Borges-Castanheta模型、Turkstra's模型、Wen模型的優(yōu)缺點，詳細分析了Ferry Borges-Castanheta模型參數(shù)的選取，并在Ferry Borges-Cas

4、tanheta模型、Turkstra's模型以及Ghosn模型的基礎(chǔ)上，提出改進模型。新模型是以條件概率的形式分別考慮地震出現(xiàn)時，橋上有車并且與地震組合，地震出現(xiàn)時橋梁沒有車而只有地震單獨下對橋梁產(chǎn)生影響，并將它們的效應(yīng)綜合起來。其優(yōu)點不僅可以使分析的問題更加明確，減少樣本空間的混淆，從結(jié)果上看也比較更合理。
　　 將地震與重卡車組合的不同情況分別考慮，分析各自情況對總的失效概率的貢獻，計算各自的分項失效概率值。分項失效概率的概

5、念不僅能夠體現(xiàn)荷載作用的強弱，同時計算過程也體現(xiàn)了組合優(yōu)化的理念。提出計算荷載系數(shù)的方法，通過確定各個參數(shù)，增加約束條件，使荷載系數(shù)最終能夠確定。
　　 通過典型橋梁例子的計算，分析了地震參數(shù)、地震與重卡車組合參數(shù)等對荷載系數(shù)的影響，結(jié)果顯示地震參數(shù)更為敏感。分別計算了舊金山地區(qū)、西雅圖地區(qū)、紐約地區(qū)的地震和卡車系數(shù)，通過比較并考慮地區(qū)差異性，最終給出建議的荷載系數(shù)。
　　 最后，通過SAP2000有限元pushover