城市高架桥及城市公路交通系统地震可恢复性理论研究

Seismic resilience of urban viaduct and transportation system has been developed as a great requirement of the development of urbanization, which is defined as the ability to ensure the securities of human lives and properties during a strong earthquake and recovery quickly to its previous state after earthquake through emergency response, recovery strategies, etc. Bridge damage data, seismic vulnerability achievements of bridge and transportation system, seismic resilience framework, and bridge reinforcement strategy achievements at home and abroad are used in this study. Numerical and theoretical analysis and tests are performed to study the theory and evaluation methodology of seismic resilience of urban viaduct and transportation system. Also the influence of seismic resilience index of urban viaduct is discussed due to different bridge reinforcement strategies. Importance, economy, rapidity parameters are introduced to establish the evaluation index of seismic resilience of transportation system, which will help improve performance-based seismic design, provide methodology and technical support for managing earthquake mitigation planning, recovery and rebuilt plan after earthquake and determining the layout planning of urban development and so on.

城市桥梁及公路交通系统地震可恢复性已经成为我国城市化进程发展的重大需求，即使城市桥梁及公路交通系统有能力在强震中能够保证人们生命财产双重安全，有能力通过应急、恢复策略等手段快速使系统恢复到震前水平。本项目拟以国内外现有桥梁震害、桥梁结构地震易损性研究成果、地震可恢复性基本框架、桥梁加固策略成果等为基础，采用数值和理论分析以及物理试验等多种手段，研究城市高架桥梁及城市公路交通网络的地震可恢复性理论及评价方法。研究不同桥梁加固策略对城市高架桥地震可恢复性指标的影响。引入重要性、经济性、时效性参数，建立城市公路交通系统的可恢复性评价指标。为改善基于性态的抗震设计理论、制定防震减灾规划、震后恢复重建规划、确定城市发展布局规划等提供方法和技术支撑。

我国超过2000座以上城镇时刻面临灾害性地震威胁。经济高速发展对安全的需求与我国广大城市所面临的严重地震灾害威胁产生了鲜明的矛盾，遗憾的是，目前我们对城市高架桥梁及城市公路交通系统的地震后的功能可恢复能力不清楚。城市桥梁及公路交通系统地震可恢复性已经成为我国城市化进程发展的重大需求，迫切需要建立相关理论分析模型。.本项目以国内外现有桥梁震害、桥梁结构地震易损性研究成果、地震可恢复性基本框架、桥梁加固成果等为基础，研究城市高架桥梁的功能可恢复性方法及评价指标研究。结合桥梁破坏等级及考虑对人是否安全，确定城市高架桥地震安全等级与桥梁震害等级之间的关系。研究高架桥震害与直接经济损失和间接经济损失的关系。考虑城市高架桥梁不同加固策略的可恢复性指标对比研究。分别研究采用碳纤维布（CFRP）+钢套箍加固、CFRP加固、CFRP+钢丝缠绕加固手段后桥墩的性能指标。结果表明，CFRP能够对钢筋混凝土桥墩起到较好的约束作用，限制裂缝的产生和开展，改善桥梁墩柱的最终破坏状态。通过横向粘贴包裹CFRP，能够大幅度提高钢筋混凝土桥墩的耗能性能和变形能力。通过安装钢板箍和缠绕铁丝，可以有效抑制CFRP的开裂，提供有效侧向约束，使混凝土和钢筋维持整体性，纵向钢筋避免屈曲，混凝土和受拉纵筋在侧向约束丧失前都可以充分发挥各自的材料性能，在侧移率大的情况下依然能维持侧向力基本稳定，表现出良好的延性。研究不同加固策略下恢复时间等可恢复性影响参数的敏感性以及成本效率。最后研究城市公路交通系统功能可恢复性评价方法。.通过项目的研究，可以建立城市桥梁及城市公路交通系统功能可恢复性定量评价理论与方法，对人们生命财产安全、优化资源分配、快速恢复日常生活、提升地震服务决策水平具有重要的现实意义。