高架橋梁強震非線性損傷破壞及抗震性能研究基本信息

針對高架橋梁在強震作用下的非線性損傷破壞和抗震性能，研究多維非一致地震動作用下，考慮結(jié)構強非線性以及碰撞接觸的非線性建模方法和數(shù)值算法；研究基于增量動力分析方法的地震動強度輸入指標和增量方案，以及表征結(jié)構損傷和破壞的輸出定量指標，建立高架橋梁強地震動作用下的非線性增量動力分析方法；研究高架橋梁各結(jié)構構件的損傷模型，分析結(jié)構局部損傷指標和整體損傷之間相互關系及其加權組合方法和權重；研究高架橋梁在強震動作用下的非線性效應和損傷演化規(guī)律，以及結(jié)構易損性模型建立方法和基于概率的抗震性能評估方法。在Opensees軟件架構下，應用上述研究成果開發(fā)高架橋梁強震非線性分析和抗震性能評估的功能模塊和分析平臺，為揭示強地震動作用下高架橋梁的損傷機理和破壞機制，提高結(jié)構的抗震能力提供理論和方法。由于高架橋梁跨度較小，不屬于重大工程，不包含在重大研究計劃的研究范圍之內(nèi)，因此本項目從面上項目的類別中提出申請。 2100433B

以近斷層高地震風險地區(qū)建設的高墩橋梁結(jié)構為研究對象，針對強地震動場模型和近斷層破壞性效應，高墩橋強震損傷破壞機理，抗倒塌性能評估，以及高墩橋的減震措施和基于延性的抗震設防方法等，進行了一系列深入的研究。提出了近斷層空間多點、多維地震動場人工模擬方法，建立了近斷層脈沖型地震動定量提取和合成方法，揭示了近斷層潛在破壞性效應及其對高墩橋的影響規(guī)律；提出了考慮地基－橋梁基礎動力相互作用的分析模型，對高墩橋強震作用下破壞、體系失效和倒塌進行分析，闡明了近斷層高墩橋的失效模式和倒塌機制；基于IDA和易損性分析方法，揭示近斷層區(qū)高墩橋梁強震作用下抗倒塌性能，提出基于等效延性的抗倒塌優(yōu)化設計方法，建立了近斷層高地震風險性環(huán)境下高墩橋結(jié)構倒塌模式控制方法。部分研究成果對近斷層地區(qū)高墩橋抗震設計與安全性提升具有極其重要的科學意義和經(jīng)濟價值，為“一帶一路”沿線橋梁生命線工程的建設與抗震設防提供科學建議。 2100433B

針對淺源地震發(fā)生的極不確定性和強破壞性，以我國近斷層（含跨越斷層）高墩橋梁為研究對象，采用理論分析、數(shù)值仿真和試驗研究相結(jié)合的方法，考慮近斷層強震高風險環(huán)境中，高墩橋結(jié)構動力非線性反應規(guī)律及其影響因素，分析近斷層空間地震動的破壞性效應，揭示近斷層場地上高墩橋的強震破壞規(guī)律和倒塌機制。項目預期將建立近斷層地區(qū)空間多點、多維地震動場模型和生成方法，提出地基－橋梁基礎動力相互作用的子結(jié)構分析模型及區(qū)域分解高效算法，再現(xiàn)近斷層高墩橋梁強震作用下結(jié)構破壞、體系失效和倒塌全過程，闡明近斷層強震作用下高墩橋梁的失效模式和倒塌機制，揭示近斷層區(qū)高墩橋梁強震作用下抗倒塌性能，建立近斷層高地震風險性環(huán)境下高墩橋結(jié)構倒塌模式控制理論與方法。預期研究成果對近斷層場地上高墩橋梁抗震設計與安全性評價具有極其重要的科學意義和經(jīng)濟價值，也為進一步探索重大橋梁工程考慮近斷層（含跨越斷層）強震作用的抗震設防提供科學建議。

本項目針對超高層建筑結(jié)構地震災變過程控制這一核心科學問題，系統(tǒng)地開展其在強震下的非線性動力損傷過程控制理論與方法研究。考慮多種強非線性因素的影響，研究強震下超高層建筑結(jié)構非線性反應建模理論和高效的計算分析方法，實現(xiàn)超高層建筑結(jié)構強震動力災變過程模擬及非線性損傷過程控制模擬；通過程序模擬、理論分析及結(jié)構模型振動臺試驗，建立超高層建筑結(jié)構豎向承重構件及結(jié)構整體損傷指標及失效破壞準則、建立超高層建筑結(jié)構地震失效模式優(yōu)化及采取減震控制措施的災變過程控制理論和方法，建立超高層建筑結(jié)構在強震下提高整體抗倒塌能力的控制措施，對保障我國超高層建筑的安全建設和運營、提高我國超高層建筑的抗震能力提供理論依據(jù)和科學支撐，具有重大的科學意義和廣泛的應用前景。