自十一五以来，我国公路特别是高速公路的建设重心已向中西部山区倾斜，为此需建设大批山区桥梁。山区桥梁的特点是桥址谷深、墩高且墩间刚度变化大，对于这类极其特殊的桥梁，我国现有的抗震设计规范无法涵盖，而对于山区公路，由于没有完善的路网，地震后桥梁保通以抢救生命财产，相比平原区更为迫切，为解决这一难题，本项目将基于性能的抗震设计思想，从时变易损性角度研究山区桥梁的合理抗震体系，建立概率性的精细化动力分析模型，揭示山区高墩结构布置参数之间的耦合因素对易损性的影响规律，提出高墩结构损伤指标的计算方法，建立桥梁非线性动力易损性曲线，构建山区桥梁地震时变易损性分析方法；深入研究山区桥梁的传力路径和抗震单元受力特点，引入蒙特卡罗优化理论，以构件和系统易损性指标来优化和衡量山区桥梁的合理抗震体系，由此提出桥梁的抗震优化布局。上述科学问题的解决，将为指导山区桥梁的抗震设计、评估已建桥梁的抗震性能奠定坚实的基础

自十一五以来，我国公路特别是高速公路的建设重心已向中西部山区倾斜，为此需建设大批山区桥梁。山区桥梁的特点是桥址谷深、墩高且墩间刚度变化大，对于这类极其特殊的桥梁，我国现有的抗震设计规范无法涵盖，而对于山区公路，由于没有完善的路网，地震后桥梁保通以抢救生命财产，相比平原区更为迫切，为解决这一难题，本项目将基于性能的抗震设计思想，从时变易损性角度研究山区桥梁的合理抗震体系，取得了如下成果：（1）提出一种新的基于条件边缘乘积法（PCM）的系统地震易损性分析框架，基于该框架研究了弹性索对中等跨径斜拉桥的影响，揭示了常规斜拉桥惯性力及能量传递规律，提出斜拉桥合理弹性索设计方法；（二）从基于性能的抗震设计评估角度出发，采用易损性分析方法研究了山区高墩多塔斜拉桥地震响应规律，揭示了高墩斜拉桥特殊的损伤特征及失效模式，探究了不同减震方法对高墩斜拉桥的控制机理，进而提出了高墩斜拉桥合理抗震体系的设计思路。（三）建立混凝土内氯离子扩散规律，研究了氯离子对钢筋的侵蚀机理，确定钢筋锈蚀时间及钢筋力学特性时变曲线，提出了考虑氯离子侵蚀效应的桥梁时变地震易损性分析框架，揭示了山区高墩桥梁在服役期内抗震性能演变规律。（四）通过引入Nataf变换，结合基于样条变换的均匀设计响应面法，提出了一种综合考虑地震动、结构不确定性以及变量相关性的桥梁地震易损性分析方法，提高了传统易损性分析方法的计算效率及精度。(五) 基于简化的Kerr模型，建立了弹性地基梁的精细化模型，研究了弹性地基梁系统的非保守特性，揭示了土-结构相互作用二次弯矩的非线性本质。 2100433B

本课题以我国近海在役桥梁全寿命周期内面临的耐久性损伤及地震安全问题为背景，以RC桥梁为研究对象，通过近海腐蚀环境的模拟，考虑混凝土碳化与氯离子侵蚀的耦合作用，分析桥梁时变耐久性损伤对其抗震性能的影响，提取定量表征近海RC桥梁抗震性能演化的序参量，研究服役年限及近海环境作用与宏观抗震性能的逻辑关联，分析近海在役RC桥梁的时变地震易损性。创新点主要在于建立近海桥梁耐久性损伤RC材料力学性能时变模型；确定近海在役桥梁耐久性损伤分析边界条件，研究近海桥梁全寿命周期内抗震性能演化过程及时变规律；建立全寿命周期内近海RC桥梁在主余震及多次地震作用下的时变地震易损性模型。最后以某在役近海长联RC桥梁为例，根据服役年限及耐久性损伤，构造主余震及多次地震序列，研究不同服役阶段桥梁时变地震易损性及其鲁棒性的强弱，从而为全寿命周期内近海在役桥梁地震风险评估提供理论依据。

随着我国经济快速发展，近海交通运输建设规模不断扩大，近海桥梁数量不断增多。对于近海桥梁，全寿命周期内更为突出的问题是其处于海腐蚀环境的同时又在地震多发带。本课题以我国近海在役桥梁全寿命周期内面临的耐久性损伤及地震安全问题为背景，以钢筋混凝土桥梁为对象，研究了近海耐久性损伤桥梁时变易损性。本项目基于不同荷载模式下锈蚀钢筋力学性能试验，分析了单调拉伸荷载、低周反复荷载作用下锈蚀钢筋的力学性能，对锈蚀钢筋力学性能在不同荷载模式下退化程度进行了对比研究，并给出了锈蚀钢筋力学性能退化计算模型。通过碳化混凝土棱柱体试件单调及反复荷载试验，得到各试件应力应变曲线及骨架曲线，考虑到碳化混凝土构件的截面尺寸效应，从混凝土碳化率的角度对比分析了单调及反复荷载下碳化对试件力学性能的影响，并给出了碳化混凝土力学性能退化计算模型。建立近海桥梁精细化有限元模型，通过的锈蚀钢筋混凝土桥墩试件抗震性能试验验证有限元模型的有效性，分析了不同服役期内桥墩抗震性能的演化过程。考虑混凝土碳化与氯离子侵蚀的耦合作用，通过模拟近海腐蚀环境，进行了近海环境下钢筋混凝土材料力学性能的退化过程的时变性分析。确定近海在役桥梁耐久性损伤分析边界条件，考虑桥梁全寿命周期内地震作用的时变性，采用时变地震易损性分析方法研究了近海桥梁全寿命周期内抗震性能演化过程及时变规律。建立了全寿命周期内近海RC桥梁在主余震及多次地震作用下的时变地震易损性模型，根据服役年限及耐久性损伤，构造主余震及多次地震序列，研究不同服役阶段桥梁时变地震易损性。基于理论易损性、可靠度理论以及构件的概念移除法提出了一种适用于全寿命周期内算例桥型的抗倒塌分析方法, 并进行了基于时变易损性的近海桥梁主余震作用下的鲁棒性分析,从而为全寿命周期内近海在役桥梁地震风险评估提供理论依据。 2100433B