桥梁结构地震易损性分析综述

重庆交通大学，重庆 400074

地震易损性分析是结构抗震性能评估中结构破坏分析和结构地震响应分析的统称，指当结构遭遇到不同等级强度的地震时，发生不同破坏状态的可能性。因此桥梁结构的抗震性能从概率的角度得以定量化描述。地震易损性分析为确定桥梁的易破坏位置、维护加固、桥梁评估风险及其它研究提供了有价值的必要依据。考虑到过去桥梁抗震设计理论缺陷、抗震设防水准不足、环境变化等综合因素对桥梁结构的影响，为了有效评估桥梁抗震性能，桥梁结构的地震易损性研究至关重要。

1 国内外桥梁地震易损性研究

国内外关于地震易损性方面的研究，依据桥梁结构地震数据来源的不同分为经验易损性研究和数值模拟的理论易损性研究。

1.1 经验易损性研究

由于国内桥梁在大震作用下发生破坏的可供参考案例较少，所以关于研究桥梁结构易损性相对较晚，最初主要致力于预测铁路桥梁和公路桥梁的地震破坏。在国内发生几次震级较大的地震之后，陈立波和同事们根据中国四川地震数据建立了以桥地震破坏的桥梁地震易损性统计模型，计算桥梁发生破坏状态的概率，用于考察四川地区公、铁路桥梁系统的发生地震损失破坏的可能性。

国外由于地理因素关于这方面的研究相对较早，大量详实的国外地震灾害记录促进国外经验易损性研究，特别是在多地震地区。地震中发生严重破坏的桥梁在桥梁经验型地震易损性研究中发挥了不可多得的作用。多年前已有国外学者通过对在地震中受损的桥梁的材料和结构的类型进行分析，计算出桥梁结构地震损坏的强度和地面运动之间的关系，以得到不同类型桥梁失效概率矩阵，由此建立了经验型易损性曲线［1］。

1.2 理论易损性研究

桥梁结构的理论易损性研究，主要是通过对地震作用时桥梁结构发生一系列的状态变化进行数值模拟的分析，参照结果数据特点回归分析绘制出桥梁的结构地震理论易损性曲线。虽然地震易损性分析过程有些复杂，但只要抓住主要问题便能很明了的分析桥梁结构的易损性。例如，通常需要提前整理好地震输入记录，确定地震强度的选择面积范围，根据桥梁的特征周期在PEER 数据库中筛选可模拟实地地震记录，对于缺少强震记录区域的则根据设计反应谱生成人工波等，作为易损性分析中地震动的输入［2］。另外，考虑结构本身的未知性、桥墩与桩基础大地和结构的相互作用。关于地震响应分析方面的一些问题和其易损性分析曲线的一些设置问题，综合考虑计算分析的效率以及数据结果的准确性以及结构数值模型建立易损性曲线等问题都是理论易损性分析过程中需要深入思索的一些问题。

2 地震易损性分析方法

根据过去的破坏数据和地震破坏进行经验分析，得出地震破坏的主要影响因素，结合收集到的数据进行统计回归建立模型，然后绘制地震易损性曲线［3］。经验易损性分析不能忽略一些重要影响因素，比如地震时由于其破坏作用和土壤之间的相互影响作用，要对其结构重量、发生的场地条件以及桥梁结构所相似的区域的影响所要采取的经验分析方法进行选择。经验方法必须考量实际情况影响，不适用于没有发生过地震或震害资料不充分的地区。

理论分析方法有效地弥补了地震数据缺失的缺点，通过对结构的地震反应进行计算和分析得出易损性曲线评估桥梁结构发生破坏的概率。考虑到实际情况和这个方法的优势比较明显，所以理论分析方法是目前最常用的。易损性曲线的正确性直接决定易损性分析的参考价值，要绘制好地震易损性的曲线需要对其易损性分析的特点和过程有一个好的认知和掌握。理论易损性分析的大致流程可参照图1。

图1 桥梁结构地震理论易损性分析流程

结合了经验-理论的易损性分析为桥梁抗震分析提供了一种提高分析过程的准确性和有效性的方法，但局限性很大，实际运用很少。主要作用是根据主观识别或数值分析的结果，使用地震破坏数据或测试数据建立并校正结构易损性模型，以提高模型的准确性。

3 结论

虽然近些年关于桥梁地震易损性研究，经过国内桥梁专家的不懈努力取得一些不错成果，已经大体掌握了桥梁地震易损性分析的过程和基本方法，可从数据结果来判断当地震发生时，其桥梁结构的破坏程度与可能面临的破坏失效路径。但很多成果仍停留于理论研究水平，应尽快在实际工程中检验和应用这些研究成果。

我国关于桥梁地震易损性的研究可以说才刚刚开始，但随着跨海桥梁和地震多发区大型桥梁工程结构的建设，要保证桥梁在地震作用下的安全性，关于大型桥梁破坏机理和易损性的研究刻不容缓，因此总结科学实用的方法，完整的桥梁结构易损性分析的理论和方法的建立对我国桥梁工程的发展极为重要。