考虑结构参数不确定性的近断层脉冲状地面运动下钢筋混凝土桥梁的地震脆弱性评估

《Coatings》:Seismic Fragility Assessment of Reinforced Concrete Bridge Under Near-Fault Pulse-like Ground Motions Considering Structural Parameter Uncertainties

【字体: 时间:2026年06月19日 来源:Coatings 2.8

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   摘要

  

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类脉冲型近断层地面运动会带来集中的能量冲击,可能对桥梁造成严重破坏,但在地震脆弱性评估中,这类运动的稀缺性以及结构参数的不确定性往往被忽视。本研究提出了一种合成此类运动的方法,即通过加博小波变换和低通滤波提取低频脉冲成分,再结合基于演化功率谱的高频随机成分。研究使用OpenSeesPy对一座三跨钢筋混凝土桥进行了建模,并通过增量动力分析以及二次响应面模型来绘制地震脆弱性曲线。钢筋的阻尼比(ξ)、弹性模量(Es)、屈服强度(fy)、纵向钢筋直径(D)以及峰值地面加速度(PGA)都被视为随机变量。研究通过蒙特卡洛抽样法(n = 10,000)计算了敏感性指标。结果表明,阻尼比ξ对桥墩的位移延性比(ud)的影响最为显著,其变化幅度可达32.6%;而钢筋的弹性模量Es则对桥承台的剪切变形(d)影响最大,变化幅度可达43.8%。若忽略结构参数的不确定性,不同损伤状态下的PGA中位数阈值(mR)会被高估1.5%–36.1%;而用普通地面运动替代类脉冲型近断层地面运动,则会使桥梁的抗震能力被高估1.7%–36.6%。在PGA为1.0 g时,桥承台的倒塌概率为0.9566,显然比桥墩更易受损。这些研究结果强调了在桥梁地震脆弱性评估中需同时考虑类脉冲型近断层地面运动的特点以及结构参数的不确定性。另一方面,在采用涂层材料对桥梁进行抗震加固时,应优先处理更易受损的部件,如桥承台,以提高有限资源的利用效率。
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