考虑材料劣变过程的桥梁地震易损性分析
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ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ．Ａ ｎ ｄ ａ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ｃ ａ ｐ ａ ｃ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｍａ ｎ ｄ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｂ ｙ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
发现 ２ ７ 的桥 梁存 在承 载能 力 的退 化 ． ２ ０ ０ ０年广 州 ４ ２ ２ ４ 座存 在不 同程 度 的损 伤 ． 类 似 的情 况 在 发达 国 家也 存在 ， ２ ０ ０ ８ 年 美 国联 邦 公 路 局所 支 持 的研 究 项 目曾对美 国现 有桥 梁 （ 共有约 ６ ０ ０ ９ ０ ５座 ） 的情 况进
Ｐ ＡＮＧ Ｙ ｕｔ ａ ｏ，Ｙ Ｕ ＡＮ Ｗａ ｎ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ，Ｄ Ｎ Ｇ Ａ Ｘｉ ｎ ｚ ｈ ｉ ， Ｏ￣ ｏ ｙ ｕ
材料 劣 变 会 使 桥 梁 结 构 的能 力 与 刚 度 发 生 退 化， 一旦发 生地 震 ， 现 有 的能力 将无 法 保证 结 构 在 寿 命期 内完 成 其 预 定抗 震 功 能． 很 多试 验 对 人 工腐 蚀 过程 Ｅ ｌ ｉ 或 者 自然 腐蚀 过程 ｌ ２ ］ 下 的 混凝 土 梁在 静 力作 用 的 下 的力 学 行 为作 了研 究 ， 结 果 发 现 随着 腐 蚀 的
Ｔ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ０ ９ ２ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ， ａ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ １ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｉ Ｓ
第４ １卷 第 ３ 期
２ ０ １ ３年 ３月
同 济 大 学 学 报（ 自 然 科 学 版）
Ｊ ０ Ｕ Ｒ Ｎ Ａ Ｌ ０ Ｆ Ｔ ０ Ｎ Ｇ Ｊ Ｉ Ｕ Ｎ Ｉ Ｖ Ｅ Ｉ Ｉ Ｔ Ｙ （ Ｎ Ａ Ｔ Ｕ Ｒ Ａ Ｌ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ）
ＶＯ １ ． ４１ Ｎｏ ． ３ Ｍａ ｒ ．２ Ｏ１ ３
行 了调查 ， 发现 ２ ６ ． ９ 的桥 梁 存 在结 构 性 缺 陷 或者 能力 不足 等 问题 ．
． ８ ７万 座 桥 梁 进 行 普 查 ， 发 现 全寿命设计 、 既有桥梁 的运 营以及 地震风险 评估等 提供 理论 交通 厅 对 广 州 省 １
Ｓ ｔ ｏ ｃ ｈ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ Ｆ ｒ ａ ｇ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｂｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ａ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｄ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｄｅ ｔ ｅ ｒ ｉ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
文 章 编 号 ：０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ３ ４ ８ — ０ ７
考 虑 材 料 劣 变 过 程 的 桥 梁 地 震 易 损 性 分 析
庞 于涛 ， 袁 万城 ， 党新 志 ， 沈 国煜
（ 同 济 大学 土 木 工 程 防 灾 国家 重 点 实 验 室 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ２ ）
依据． 关 键 词 ：材料 劣变 ； 地 震 易 损 性 ；复 合 随 机 性 ；人 工 神 经 网 络一 蒙特卡 罗（ ＡＮＮ － ＭＣ ） 方法
中图 分 类 号 ： ＴＵ ３ １ ２ ． １ 文献 标 志 码 ：Ａ
伤， 总体状况 不 容乐 观 ． １ ９ ９ ４年 上 海 市 的桥 梁 普 查 ，
加深 ， 梁 的承 载力 以及 延性 的损失 越 大 ， 粱从 延 性破
（ Ｓ ｔ ａｔ ｅ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｄｉ ｓ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ Ｒｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｃｉ ｖ ｉ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ，
坏 转 变 为脆 性 破 坏． 然 而涉 及 桥 梁 在 寿命 期 内考 虑
材 料劣 变 的 情 况 下 抗 震 性 能 的研 究 才 刚 刚 开 始 ，
ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｔ ｉ ｆ ｉ ｃ ｉ ａ ｌ ｎ ｅ ｕ ｒ ａ １ ｎ ｅ ｔ ｗｏ ｒ ｋ（
） 一 Ｍｅ ｎ ｔ ｏ Ｃ ａ ｒ ｌ ｏ（ ＭＣ）
摘要： 建立 了一套基于概率和非线性有限元的桥梁结构地震
随着 国家公路 交通 与道 路桥 梁 网络 系 统 高速 开
性能演变分析方法 ， 分析 了材料 劣变 过程 ； 且结 合人 工神 经 展 ， 截止 ２ ０ １ １ 年底 ， 全 国公 路桥 梁 达 ６ ８ ． ９ ４万 座 ． 虽 网络（ ＡＮＮ） 与蒙特卡 罗（ ＭＣ） 方法， 建 立 了 结 构 随 机 能 力 模 然我 国公路 桥梁 数量 众多 ， 但 随着 时 间 的推移 ， 越 来
型； 在 能 力 模 型 的基 础 上 ， 通过增量 动力分 析 （ Ｉ Ｄ Ａ） ， 建 立 了
Leabharlann Baidu
越 多 的桥梁 由于各 种原 因发 生 材料 老化 与 结 构性 损
考虑材料劣变过程 的需求 模型 ， 从而 形成 地震 易损性 曲线 ； 并以一座斜拉桥的主塔为例 ， 利用 所建立 的方 法研究 了随着 服役年限增加结构易损性 的变化规律． 研究 成果可 为桥 梁 的
Ｃ ｈ ｏ ｅ 等ｆ ３ ］ 采用 概 率 方 法 通 过 对 遭 受 腐 蚀 的钢 筋 混
凝 土 柱 在地 震 作 用 下 的力 学 行 为进 行 了研 究 ， 发 现
发现 ２ ７ 的桥 梁存 在承 载能 力 的退 化 ． ２ ０ ０ ０年广 州 ４ ２ ２ ４ 座存 在不 同程 度 的损 伤 ． 类 似 的情 况 在 发达 国 家也 存在 ， ２ ０ ０ ８ 年 美 国联 邦 公 路 局所 支 持 的研 究 项 目曾对美 国现 有桥 梁 （ 共有约 ６ ０ ０ ９ ０ ５座 ） 的情 况进
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材料 劣 变 会 使 桥 梁 结 构 的能 力 与 刚 度 发 生 退 化， 一旦发 生地 震 ， 现 有 的能力 将无 法 保证 结 构 在 寿 命期 内完 成 其 预 定抗 震 功 能． 很 多试 验 对 人 工腐 蚀 过程 Ｅ ｌ ｉ 或 者 自然 腐蚀 过程 ｌ ２ ］ 下 的 混凝 土 梁在 静 力作 用 的 下 的力 学 行 为作 了研 究 ， 结 果 发 现 随着 腐 蚀 的
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第４ １卷 第 ３ 期
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文 章 编 号 ：０ ２ ５ ３ — ３ ７ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ３ ４ ８ — ０ ７
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庞 于涛 ， 袁 万城 ， 党新 志 ， 沈 国煜
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依据． 关 键 词 ：材料 劣变 ； 地 震 易 损 性 ；复 合 随 机 性 ；人 工 神 经 网 络一 蒙特卡 罗（ ＡＮＮ － ＭＣ ） 方法
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摘要： 建立 了一套基于概率和非线性有限元的桥梁结构地震
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性能演变分析方法 ， 分析 了材料 劣变 过程 ； 且结 合人 工神 经 展 ， 截止 ２ ０ １ １ 年底 ， 全 国公 路桥 梁 达 ６ ８ ． ９ ４万 座 ． 虽 网络（ ＡＮＮ） 与蒙特卡 罗（ ＭＣ） 方法， 建 立 了 结 构 随 机 能 力 模 然我 国公路 桥梁 数量 众多 ， 但 随着 时 间 的推移 ， 越 来
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考虑材料劣变过程 的需求 模型 ， 从而 形成 地震 易损性 曲线 ； 并以一座斜拉桥的主塔为例 ， 利用 所建立 的方 法研究 了随着 服役年限增加结构易损性 的变化规律． 研究 成果可 为桥 梁 的
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