滨海软土地基上钢筋混凝土桥梁的近场地震破坏机理研究

考虑浅源近场地震的破坏性和地震发生的极不确定性，以我国滨海地区沉积软土场地上的钢筋混凝土桥梁为研究对象，采用实验研究、理论分析和数值仿真相结合的方法，研究滨海沉积软土地基对钢筋混凝土桥梁结构动力特性的影响和规律，分析近场地震动的破坏性效应，揭示混凝土桥梁在近场软土地震区的破坏规律和失效机理。项目预期将建立软土－基础－桥梁动力相互作用的高效子结构分析模型和适用于近场地震反应分析的区域缩减算法，提出基于能量阈值的损伤模型，阐明软土地基对桥梁抗震性能的劣化效应，揭示浅源近场地震作用下钢筋混凝土桥梁的失效模式和破坏机理，为近场软土地区钢筋混凝土桥梁抗震设防提供理论依据。项目的研究成果对于滨海地区桥梁的抗震设计及安全性评价具有极其重要的科学意义和经济价值，并为滨海重大桥梁工程考虑近场地震的抗震设防提供科学建议。

本项目深入、系统地研究了滨海软土地基上RC桥梁结构在近场强震作用下的损伤、破坏规律和失效机制。取得下列创新性成果：建立了基于损伤释放能的混凝土损伤模型，提出了基于弯剪耦联形函数的RC墩柱纤维截面模拟模型和基于Hillinger-Reissner两场变分的空间杆系单元模型；通过理论分析和模型试验，建立了考虑软土－桩基－桥梁动力相互作用的子结构模拟方法；建立了基于易损性曲面的失效分析方法，揭示了桥梁在浅源近场地震动作用下的损伤破坏规律和失效模式，提出钢筋混凝土桥梁结构近场破坏失效机理。本研究在桥梁构件精细化模拟模型、RC桥梁考虑软土动力相互作用的耦合动力分析方法以及桥梁失效破坏的机制分析等理论方面研究成果突出，为建立滨海软土地区考虑近场地震和软土动力耦合的不利效应下，这些地区RC桥梁的失效模式分析与减灾设防设计方法提供了理论基础和技术支撑，具有重大的理论意义和工程价值。