基于多维极限状态函数的桥梁地震易损性分析

为了精准评估桥梁地震易损性,以某一连续刚构桥为例,首先采用传统方法进行地震易损性分析,其次考虑到桥梁易损构件支座和桥墩之间可能存在线性相关、非线性相关、完全相关和完全不相关等四种相关性,利用四种多维极限状态函数对桥梁系统的地震易损性进行评估。结果表明:传统方法中桥梁系统地震易损性曲线源于构件的易损性曲线,并且表达为区间的形式,无法准确地描述桥梁系统的破坏情况;基于多维极限状态函数的易损性分析方法可直接利用构件的响应获得桥梁系统的地震易损性曲线;考虑了桥梁关键构件之间存在不同的相关性后得到的桥梁系统地震易损性差异较大,故在后续的地震易损性分析中应充分考虑构件之间的相关性对系统地震易损性的影响。

Nataf变换的桥梁系统多维地震易损性分析方法

在多维性能极限状态理论框架下,考虑桥梁各构件地震响应参数相关性,引入Nataf变换,提出了改进的桥梁系统多维地震易损性分析方法;以一座三跨V撑连续梁桥为例,利用OpenSees软件建立桥梁系统非线性动力分析模型,从美国太平洋地震研究中心强震数据库中选取20条地震波进行增量动力分析,并获得桥梁结构在地震作用下的最大响应样本;利用最大似然估计法获得桥梁构件地震需求概率模型统计参数,结合定义的桥梁构件损伤指标,应用提出的方法,分析了算例桥梁多维系统地震易损性。分析结果表明:提出的方法在考虑构件地震响应参数与性能极限状态相关性的基础上,可以不依赖构件地震响应参数间的联合概率密度函数,计算得到桥梁系统易损性;在构建多维极限状态方程时,桥梁构件失效模式排序对桥梁系统地震多维易损性影响偏差在3%以内,构件失效模式排序对易损性分析结果影响不大;在任一损伤状态下,随着地面峰值加速度与极限状态相关系数的增加,桥梁系统与过渡墩在地震作用下的失效概率比值逐渐减小,并接近于1,不同桥梁构件间的性能极限状态相关性变弱,系统失效域面积变小,导致桥梁系统失效概率降低,系统多维易损性越接近性能指标相互独立时的评估结果,当采用多维性能指标时,性能指标间的相关性不可忽略,否则将导致过高估计桥梁结构的抗震性能。