摘要
中国东南沿海地区是我国的经济重心，具有得天独厚的地理优势。然而，因地处全球两大地震带之一——环太平洋地震带，致使该地区地震活动十分活跃，频繁发生的地震对我国东南沿海地区近海桥梁的安全构成了严重威胁。因此，不断加强近海桥梁抗震性能研究，这对保障在突发地震情况下近海桥梁的安全性具有极其重要的作用。 近海桥梁因所处场地环境的复杂性，海水层对地震动的传播会产生严重影响。其次，考虑到地震动传播方向的不确定性，地震动传播到桥梁结构上的方向不一定是沿着结构的轴线方向。当地震动传播方向发生变化时，场地内任意两点间在地震动传播方向上的水平投影距离会发生明显改变，进而会影响场地内任意两点间的空间变化效应。因此，如何考虑地震动输入方向变化对近海桥梁抗震性能的影响，这对于保障近海桥梁的安全意义重大。基于以上背景，本文建立了近海大跨斜拉桥有限元模型，研究了多点地震动输入方向变化对近海桥梁结构地震反应和地震易损性的影响。主要研究内容如下： （1）本文以东南沿海地区某近海大跨斜拉桥为研究对象，采用OpenSees有限元软件建立了考虑土-结构相互作用、动水附加质量、群桩效应影响的斜拉桥三维有限元模型。然后，基于Hao提出的二维空间相干函数模型，并结合Li提出的考虑上覆海水层影响的地震动传递函数和基岩地震动谱模型的多点地震动模拟方法，模拟出考虑地震动输入方向变化影响的80组13个输入方向的多点海底地震动。 （2）基于已建好的有限元模型和模拟出的多点地震动，分别采用多点激励和一致激励的方式将调幅好的地震动输入到有限元模型中，研究了在不同地震激励形式和不同地震动强度下，地震动输入方向对斜拉桥地震反应影响的差异。结果表明：地震动输入方向的变化会因采用的地震激励形式和强度不同而对桥梁的地震反应产生不同的影响；并且，相对于传统地震动输入方式，在同一地震激励形式下，采用不同的地震强度时，结构响应变化最大处所对应的地震动输入方向基本相同；而在同一地震强度下，采用不同的地震激励形式所得出的结构响应变化最大处所对应的地震动输入方向一般不同。 （3）基于概率地震需求法和一阶界限估计法，绘制出斜拉桥在不同地震动输入方向下的地震易损性曲线，研究了地震动输入方向对斜拉桥地震易损性的影响。结果表明：斜拉桥的损伤情况会因地震动输入方向的变化而存在差异；不考虑地震动输入方向的影响，将会严重高估斜拉桥的抗震性能。
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