近海高速铁路桥梁时变地震易损性分析

梁岩; 闫士昌; 陆尧; 李亮亮

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20220220001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

近海高速铁路桥梁时变地震易损性分析

“城市综合防灾与抗灾韧性”专题 | 更新时间：2025-09-25

- 近海高速铁路桥梁时变地震易损性分析
- Time‑varying Seismic Fragility Analysis of Offshore High‑Speed Railway Bridges
- 防灾减灾工程学报 2022年42卷第6期页码：1248-1256
- 作者机构：
  
  郑州大学土木工程学院，河南郑州 450001
- 作者简介：
  
  梁岩(1986—)，男，副教授，博士。主要从事桥梁结构抗震及耐久性研究。E‑mail：liangyan@zzu.edu.cn
  陆尧(1988—)，男，讲师，博士。主要从事桥梁复杂受力分析研究。E-mail: luyao@ zzu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(51608488);河南省重点研发与推广专项(科技攻关)(212102310268);郑州大学青年骨干教师项目(2121ZDGGJS008)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20220220001
  中图分类号： U442.5⁺5
- 收稿：2022-02-20，
  
  修回：2022-05-07，
  
  纸质出版：2022-12-28
- 稿件说明：
移动端阅览
梁岩,闫士昌,陆尧等.近海高速铁路桥梁时变地震易损性分析[J].防灾减灾工程学报,2022,42(06):1248-1256.

LIANG Yan,YAN Shichang,LU Yao,et al.Time‑varying Seismic Fragility Analysis of Offshore High‑Speed Railway Bridges[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(06):1248-1256.
梁岩,闫士昌,陆尧等.近海高速铁路桥梁时变地震易损性分析[J].防灾减灾工程学报,2022,42(06):1248-1256. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220220001.

LIANG Yan,YAN Shichang,LU Yao,et al.Time‑varying Seismic Fragility Analysis of Offshore High‑Speed Railway Bridges[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2022,42(06):1248-1256. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20220220001.

摘要

为研究近海环境下耐久性损伤对高速铁路桥梁地震易损性的影响，通过建立高速铁路多跨刚构桥OpenSEES非线性有限元模型，考虑近海环境下高速铁路桥梁服役年限内钢筋锈蚀及其与混凝土黏结滑移性能退化，基于IDA方法进行非线性时程分析，确定桥梁各构件损伤指标并建立其时变地震易损性曲线；基于二阶界限法，考虑各构件相关性，进行高速铁路桥梁系统时变地震易损性分析。结果表明：全寿命周期内，近海高速铁路桥梁系统时变地震易损性随服役年限延长而增大，轻微损伤的超越概率随服役时间变化明显；随着损伤加剧，各状态的超越概率随服役时间延长变化减小；以服役100年为例，高速铁路桥梁系统在8度罕遇地震作用下发生轻微损伤、中等损伤、严重损伤及完全破坏的超越概率分别为97.5%、91.6%、21.5%、1.4%，分别比新建时增大了5.3%、15.1%、11.1%、1%。

Abstract

To study the impact of durability damage on the seismic fragility of high-speed railway bridges in offshore environments， this paper builds a nonlinear finite element model of high-speed railway multi-span continuous rigid frame bridges based on the OpenSEES finite element platform， considering the corrosion and bond slippage of steel bars within the service life of high-speed railway bridges in offshore environments. The IDA method is used for nonlinear time-history analysis to determine the damage index and the seismic fragility curve of each component of the bridge. Based on the second-order limit method， and considering the relevance of each component， the time-varying seismic fragility analysis of the high-speed railway bridge system is carried out. Studies show that the time-varying seismic fragility of offshore high-speed railway bridge systems increases with the extension of service life in the full life cycle， and the exceedance probability of minor damage changes significantly with the time of service； as the damage intensifies， the exceedance probability of each state decreases with the extension of service time； taking 100 years of service as an example， the exceedance probability of minor damage， moderate damage， severe damage and complete failure of the bridge system under the action of a rare earthquake of intensity 8 is 97.5%， 91.6 %， 21.5%， and 1.4%， respectively， increasing by 5.3%， 15.1%， 11.1%， and 1% respectively compared with the newly built bridge system.

关键词

Keywords

references

谢毅，肖杰 . 高速铁路发展现状及趋势研究［J］. 高速铁路技术， 2021 ， 12 （ 2 ）： 23 - 26 .

Xie Y ， Xiao J . Research on high-speed railway development status and trend ［J］. High Speed Railway Technology ， 2021 ， 12 （ 2 ）： 23 - 26 . （in Chinese）

吴文朋，李立峰，胡思聪，等 . 公路桥梁地震易损性分析的研究综述与展望［J］. 地震工程与工程振动， 2017 ， 37 （ 4 ）： 85 - 96 .

Wu W P ， Li L F ， Hu S C ， et al . Research review and future prospect of the seismic fragility analysis for the highway bridges ［J］. Earthquake Engineering and Engineering Vibration ， 2017 ， 37 （ 4 ）： 85 - 96 . （in Chinese）

成虎，李宏男，王东升，等 . 考虑锈蚀黏结退化的钢筋混凝土桥墩抗震性能分析［J］. 工程力学， 2017 ， 34 （ 12 ）： 48 - 58 .

Cheng H ， Li H N ， Wang D S ， et al . Seismic performance analysis of reinforced concrete piers considering corrosion and bond degradation ［J］. Engineering Mechanics ， 2017 ， 34 （ 12 ）： 48 - 58 . （in Chinese）

户东阳 . 渝昆高铁典型连续梁桥地震易损性分析［J］. 铁道科学与工程学报， 2021 ， 18 （ 2 ）： 297 - 305 .

Hu D Y . Seismic fragility analysis of typical continuous girder bridges of Chongqing-Kunming high-speed railway ［J］. Journal of Railway Science and Engineering ， 2021 ， 18 （ 2 ）： 297 - 305 . （in Chinese）

魏标，杨添涵，蒋丽忠 . 轨道结构建模精细化程度对高速铁路连续梁桥地震易损性的影响［J］. 工程力学， 2018 ， 35 （ 4 ）： 16 - 23，51 .

Wei B ， Yang T H ， Jiang L Z . The effects of model refinement of ballastless tracks， on the seismic vulnerability of a continuous bridge on a high-speed railway ［J］. Engineering Mechanics ， 2018 ， 35 （ 4 ）： 16 - 23，51 . （in Chinese）

Cui F K ， Zhang H N ， Ghosn M ， et al . Seismic fragility analysis of deteriorating RC bridge substructures subject to marine chloride-induced corrosion ［J］. Engineering Structures ， 2018 ， 155 ： 61 - 72 .

Ghosh J ， Padgett J E . Aging considerations in the development of time-dependent seismic fragility curves ［J］. Journal of Structural Engineering ， 2010 ， 136 （ 12 ）： 1497 - 1511 .

Blomfors M ， Zandi K ， Lundgren K ， et al . Engineering bond model for corroded reinforcement ［J］. Engineering Structures ， 2018 ， 156 ： 394 - 410 .

傅沛瑶，徐略勤，龚恋，等 . 材料性能劣化对刚构桥地震易损性的影响分析［J］. 防灾减灾工程学报， 2020 ， 40 （ 5 ）： 779 - 788，810 .

Fu P Y ， Xu L Q ， Gong L ， et al . Effect of material deterioration on the seismic fragility of rigid frame bridges ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2020 ， 40 （ 5 ）： 779 - 788，810 . （in Chinese）

Liang Y ， Yan J L ， Qian W X ， et al . Analysis of collapse resistance of offshore rigid frame-continuous girder bridge based on time-varying fragility ［J］. Marine Structures ， 2021 ， 75 ： 102844 .

Liang Y ， Yan J L ， Cheng Z Q ， et al . Time-varying seismic fragility analysis of offshore bridges with continuous rigid-frame girder under main aftershock sequences ［J］. Journal of Bridge Engineering ， 2020 ， 25 （ 8 ）： 04020055 .

Du Y G ， Clark L A ， Chan A H C . Residual capacity of corroded reinforcing bars ［J］. Magazine of Concrete Research ， 2005 ， 57 （ 3 ）： 135 - 147 .

既有混凝土结构耐久性评定标准： GB/T 51355—2019 ［S］. 北京：中国建筑工业出版社， 2019 .

Cairns J ， Plizzari G A ， Du Y G ， et al . Mechanical properties of corrosion-damaged reinforcement ［J］. ACI Materials Journal ， 2005 ， 102 （ 4 ）： 256 ‑ 264 .

成虎 . 氯离子侵蚀钢筋混凝土桥墩地震易损性研究［D］. 大连：大连理工大学， 2019 .

Cheng H . Seismic fragility analysis of reinforced concrete bridge piers under chloride-included corrosion ［D］. Dalian ： Dalian University of Technology ， 2019 . （in Chinese）

Wei B ， Li C B ， He X H . The applicability of different earthquake intensity measures to the seismic fragility of a high-speed railway continuous bridge ［J］. International Journal of Civil Engineering ， 2019 ， 17 （ 7 ）： 981 - 997 .

胡章亮，魏标，蒋丽忠，等 . 高速铁路桥墩损伤量化研究［J/OL］. 土木工程学报： 1 - 10 ［ 2022-04-25 ］. DOI： 10.15951/j.tmgcxb.21121285 http://dx.doi.org/10.15951/j.tmgcxb.21121285 .

Hu Z L ， Wei B ， Jiang L Z ， et al . Research on quantification of damage of high-speed railway bridge piers ［J/OL］. China Civil Engineering Journal ： 1 - 10 ［ 2022-04-25 ］. DOI： 10.15951/j.tmgcxb.21121285. http://dx.doi.org/10.15951/j.tmgcxb.21121285. （in Chinese）

宋帅，钱永久，吴刚 . 基于多元Copula函数的桥梁体系地震易损性分析方法研究［J］. 振动与冲击， 2017 ， 36 （ 9 ）： 122 - 129，208 .

Song S ， Qian Y J ， Wu G . seismic fragility analysis of a bridge system based on multivariate copula function ［J］. Journal of Vibration and Shock ， 2017 ， 36 （ 9 ）： 122 - 129，208 . （in Chinese）

班亚云 . 考虑近海耐久性损伤的混凝土梁桥时变地震易损性分析［D］. 郑州：郑州大学， 2018 .

Ban Y Y . Analysis of time-varying seismic fragility of concrete bridges with durability damage in coastal waters .［D］. Zhengzhou ： Zhengzhou University ， 2018 . （in Chinese）

Ditlevsen O . Narrow reliability bounds for structural systems ［J］. Mechanics based Design of Structures and Machines ， 1979 ， 7 （ 4 ）： 453 - 472 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

边墩沉降致连续简支桥段纵连线桥系统层间联结劣化规律

高速铁路采空区地基活化判据与工程实例分析

动水压力和PSI对深水高墩桥梁抗震性能的影响