摘要
我国多年冻土主要分布在青藏高原地区，包括青藏公路在内的许多工程都位于地质环境脆弱的“青藏工程走廊”内，青藏高原多年冻土区首条高速公路——青海共玉高速公路也在2017年8月正式建成通车。多年冻土对温度较为敏感，温度的变化对冻土的力学强度与工程稳定性有明显影响，此外，青藏高原地区地质构造活动强烈，发生地震的概率高，对该区域包括桥梁在内的交通基础设施安全造成极大威胁，最典型的是2021年青海玛多7.4级地震造成了共玉高速公路野马滩大桥的严重破坏。由于国内外对多年冻土区桥梁的抗震研究较少，而且对桩-冻土相互作用理论的研究相对薄弱，因此，本文以我国某公路四跨连续梁桥为例，选择其桩基础桥墩为研究对象，对其进行了地震易损性分析，并研究了融土层厚度、桩基自由段长度、轴压比和剪跨比四种不同参数的变化对多年冻土区桩基础桥墩地震易损性的影响。本文的主要研究工作如下: (1)对桥梁地震易损性分析理论与方法进行了详细介绍，介绍了地震波和地震动参数的选择方法，对冻土区桩基础桥墩的震害进行了分析，对桩基础桥墩的的震害进行了分析，介绍了从强度、变形等不同方面描述的桥梁结构破坏准则，总结了适用于描述墩柱破坏状态的一些损伤指标，最后通过对选定的损伤指标的进行对比分析，更进一步确定了桥墩和桩基的损伤指标，并列出了详细的计算方法。 (2)探讨了桥墩和桩基构件可能出现塑性铰的部位、混凝土和钢筋的本构模型、桩-冻土相互作用的模拟方法、土弹簧的介绍及桩周土质量的确定方法，建立了桩基础桥墩的三维有限元模型。在此基础上，对桥墩截面和桩基截面进行了弯矩-曲率分析，并介绍了桥墩和桩基损伤指标的计算过程。 (3)在获得桥墩和桩基概率需求模型的基础上，对多年冻土区桥墩和桩基时程分析的结果进行对数线性回归分析，分别建立了桥墩和桩基础的地震易损性曲线。通过有限元计算结果表明:随着地面峰值加速度PGA的增加，桥墩和桩基的破坏概率显著增加;在地震作用下，桥墩在很大程度上会先发生破坏，桥墩为易损构件，抗震能力较低，在桥梁抗震设计中充当能力保护构件;当PGA较小时，桥墩和桩基容易发生轻微破坏和中等破坏，随着PGA的增大，桥墩和桩基容易发生严重破坏，而倒塌破坏不容易发生，桩基的抗震性能较好。基于桥墩和桩基在不同损伤状态下的超越概率值，使用一阶界限估计法建立了桩基础桥墩体系的易损性曲线。 (4)开展了不同影响因素下的桩-冻土相互作用体系的地震易损性分析，对M2～M9桩-冻土相互作用模型进行了桩基础桥墩及桩基础桥墩体系的地震易损性分析，研究了融土层厚度、桩基自由段长度、轴压比和剪跨比对桩基础桥墩及桩基础桥墩体系的地震易损性评价结果的影响。
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