液化场地腐蚀桩基桥梁全寿命地震易损性分析及最优强度指标识别研究

《Soil Biology and Biochemistry》：Life cycle optimal intensity measure identification for seismic fragility analysis of corroded pile-supported bridges in liquefiable soils

本文系统研究了液化土中受氯离子腐蚀的桩基桥梁在全寿命周期内的时变地震性能。研究通过建立土-桩-桥梁耦合有限元模型和腐蚀RC材料退化模型，对比分析了29种强度指标（IM）在五个代表时间节点的预测性能。采用模糊综合评价法识别出速度谱强度（VSI）为全寿命最优IM，其精度和效率均优于常用指标峰值地面加速度（PGA）。研究表明，腐蚀会非线性增大桥梁损伤概率，且PGA会显著低估后期损伤概率（最大低估达14%），为腐蚀环境桥梁抗震评估提供了重要理论依据。

　　

^Highlight

^桥梁描述

本研究聚焦近海饱和砂土场地中的钢筋混凝土桩基桥梁。采用3×2桩群支撑承台（长7.5m×宽5.5m×高2.8m），桩间距为3倍桩径。单桩长30m、直径1000mm，采用C40混凝土配置48根HRB400纵向钢筋（直径14mm），混凝土保护层厚100mm。桥墩为单柱式结构...

^{氯离子腐蚀作用下桩基桥梁的时变地震响应}

氯离子腐蚀会导致恶劣环境中钢筋混凝土构件力学性能随服役年限持续退化[20]。因此，精确捕捉腐蚀桥梁的时变地震响应是开展全寿命地震易损性评估的前提。

^{考虑腐蚀的最优强度指标选择}

地震易损性分析是通过概率方法量化结构在给定地震强度下达到或超过特定损伤状态的可能性。通常采用概率地震需求模型（PSDM）表征强度指标（IM）与工程需求参数（EDP）的概率关系，从而预测结构地震响应。需特别注意的是...

^{全寿命地震易损性分析}

基于第4节建立的PSDM模型，分别采用VSI（识别出的最优IM）和PGA（常用IM）作为强度指标进行全寿命地震易损性分析。通过构建易损性曲线，评估了腐蚀对液化土中桩基桥梁时变抗震性能的影响，并对比了两种IM的预测能力。

^{总结与结论}

本研究建立了系统分析方法，用于识别液化土中受氯离子腐蚀的近海桩基桥梁的全寿命最优IM。首先基于80条非线性增量动力分析数据，开发了经试验验证的土-桩-桥梁耦合有限元模型和时变材料退化模型，获得了时变地震响应；其次构建了145个PSDM...