桥墩地震易损性对地震波反应谱概率分布的敏感度
摘要：在基于性能的地震工程学理论
（Performancc-Bascd Earthquake Engineering，PBEE）中，正确选择输入地震波进行结构动力分析对计算结果的精确性具有显著影响。因此，合理选择一座钢筋混凝土单墩模型以及两组实际地震波，通过增量动力分析方法，获得桥墩结构地震易损性对于反应谱概率分布特性特别是离散度的敏感性，分析结果显示：地震波反应谱的离散度及其概率分布对于桥墩结构的地震需求预计、工程需求参数危险性曲线、地震易损性曲线等概率统计分析结果影响显著，具有密切相关性；但桥墩抗震能力的离散度同样对地震易损性曲线具有较大影响，甚至会削弱地震波反应谱离散度的影响。因此，对于以全概率理论为基础的PBEE，应尽量选择实际地震波进行结构动力分析，并尽可能使所选地震波的反应谱概率分布符合实际的地震环境，才能显著提高计算结果的精确性和计算效率。
关键词：桥梁抗震；基于性能的地震工程学；桥墩地震易损性；实际地震波；反应谱的概率分布特性 中图分类号：TU442.5+5 文献标志码：A
文章编号：1004-452.3（2015）04-0593-08 引 言
在复杂的地震过程中，影响桥梁结构地震易损性的不确定性因素很多，如地震波特性、建筑材料特性、阻尼等诸多因素及其变异性。其中，地震波重要特性（如幅值、频谱、持时等）的变异性对桥梁结构地震易损性的影响最显著。因此，以全概率理论为基础、基于性能的地震工程学理论得以出现并在世界范围内得到迅速发展，已开始逐步进入实际应用阶段，例如各国的结构设计规范。
在PBEE中，主要采用动力时程分析方法，预计桥梁结构在不同地面运动强度水平（IntensityMeasure，IM）下的地震需求（即工程需求参数，Engineering Demand Parameter，EDP）及其概率分布模型、地震易损性曲线等，并以此指导桥梁抗震设计。为了使动力时程分析结果尽可能地接近实际震害，必须要选择能够正确代表工程场地实际地震灾害环境的高质量地震波作为输入地面运动，才能尽可能精确地预计桥梁结构的地震需求和地震易损性。目前，在实际工程中主要采用的是谱匹配的人工波，但人工波和实际地震波的计算结果经常会出现显著差异，因此，美国、日本等国的一些重要规范如ASCE2005等都明确规定，重要结构（如核电站等）的抗震设计必须要使用实际地震波。更重要的是，基于概率统计理论，人工波的反应谱离散度很小，但这种小离散度往
往是不符合实际情况的，可能会显著减小动力时程分析结果中出现大值和小值的概率，这种情况可能会对结构的地震易损性预计产生重要影响。
而且，目前国内外的相关研究主要针对美国太平洋地震工程研究中心（Pacific Earthquake Engineering Research Center，PEER）提出的PP）EE理论框架，力求通过计算多重积分的闭合解以获得结构地震易损性曲线，其中关键一步就是将动力时程分析结果在对数坐标空间内进行线性或分段线性拟合，以获得概率地震需求模型，即公式In（EDP）=a+b×In（IM）（其中a和b为拟合参数），这其中隐含着一个非常重要的假定：同方差假定，即在不同的IM水平下，EDP概率分布的方差是相同的，但这种假定可能会显著降低对结构地震易损性的预计精度。
解决以上这些关键问题，其本质在于了解地震波各关键要素特别是反应谱的概率分布特性（如均值、离散度（方差）等）对于结构地震需求的概率分布、地震易损性等计算结果是否具有显著影响，但目前国内外的相关研究还较少，且研究主要集中于均值的影响。因此，本文针对桥梁结构，以其地震作用下最主要的滞回耗能构件、也是最易损的构件之一――桥墩作为分析对象，重点研究桥墩结构地震需求及其地震易损性对于实际地震波反应谱的概率分布特性特别是离散度的敏感性，以期对实际地震波的合理选择以及PBEE
桥墩地震易损性对地震波反应谱概率分布的敏感度
