近断层地震动下可更换构件铁路高墩易损性分析

针对一种具有可更换构件的新型铁路高墩结构,以各排可更换杆件为研究对象,对其进行地震易损性对比分析。借助OpenSees平台建立全桥有限元动力分析模型,以可更换构件的材料应变作为损伤指标,地震动峰值加速度为地震动强度指标,输入294条地震波,进行增量动力分析(IDA),得到各排可更换构件的IDA曲线簇。结合定义的极限状态,建立易损性曲线,获得各排可更换构件处于各极限状态的超越概率,并从概率角度对可更换构件高墩结构的抗震性能进行评价。研究结果表明：次要可更换构件的斜腹杆随着地震强度的增大逐排屈服,实现了分级耗能;各排斜腹杆在9度罕遇地震动作用下超越可修复性损伤状态的概率不足11%,处于基本完好状态概率较大。9度巨震作用下墩顶及墩中区域的1至5排斜腹杆超越可修复性损伤的概率均大于70%,大概率处于严重损伤状态。次要可更换构件中的竖杆及弦杆在9度巨震作用下,承担的地震内力较小,故始终保持弹性状态。主要结构墩柱在9度巨震作用下大概率处于可修复性损伤状态,发生严重损伤状态的概率不足1%。可更换杆件集中结构塑性损伤,达到预期的损伤控制效果,满足可恢复性高墩结构基于强震作用下主要结构无损伤或低损伤,次要构件可更换或可修复的设计理念。