Transverse Seismic Response Analysis of Small and Medium-span Highway Bridges in Service Considering Time-varying Characteristics of Materials
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摘要: 构件材料性能会随服役时间的增加而退化，并导致桥梁结构抗震性能存在时变性。为探讨不同服役期下中小跨径桥梁抗震性能变化规律，以3跨预应力混凝土连续桥梁为例，通过分析材料力学性能指标时变性，量化不同服役期构件力学分析模型参数，并考虑桥墩、挡块及支座等构件力学性能退化,采用OpenSees软件建立桥梁有限元分析模型。基于非线性时程分析结果，揭示服役中小跨径桥梁横桥向地震响应时变性。研究结果表明，随着服役时间的增加，材料力学性能发生退化，使中小跨径桥梁各构件抗震能力下降；相同水平地震作用下，中小跨径桥梁主梁及挡块位移响应随服役时间的增加而降低，而桥墩损伤程度加剧，构件震害程度与不考虑构件力学性能时变性时相差较大，其中板式橡胶支座刚度及摩擦系数时变性是关键。因此，在服役中小跨径桥梁抗震分析中，有必要同时考虑桥墩、挡块及支座力学性能退化。Abstract: As the service time of bridge components increases, their material properties degrade, leading to a time-dependent reduction in the seismic performance of the bridge. To investigate the variation in seismic performance of small- and medium-span highway bridges over time, a finite element analysis (FEA) was conducted using a three-span prestressed concrete continuous girder bridge as a case study. This study quantifies the time-varying mechanical properties of components, such as piers, shear keys, and laminated rubber bearings, by incorporating degradation effects into a mechanical analysis model. The bridge FEA model was developed using OpenSees, accounting for the deterioration of key structural elements over time. The analysis reveals that, as service time increases, the degradation of material properties results in a reduced seismic capacity for various components. Under the same seismic event, the displacement response of the main girder and shear key decreases with time, while the damage to the piers becomes more severe. The seismic damage patterns of these components, when accounting for time-varying mechanical properties, differ significantly from those observed without considering such degradation. One critical finding is that the time-dependent variation in stiffness and friction coefficient of laminated rubber bearings plays a crucial role in the overall seismic response. Therefore, in the seismic analysis of small- and medium-span highway bridges, it is essential to consider the concurrent degradation of mechanical properties in piers, shear keys, and laminated rubber bearings to accurately assess their long-term seismic performance.
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引言
南迦巴瓦构造结位于印度大陆与欧亚大陆碰撞的前沿部位，其地下结构复杂，地震多发，是探索地震活动与断裂运动关系的理想场所。1950年8月15日，在其东侧发生察隅MS 8.6地震，震源机制解表明发震断裂为右旋走滑，与喜马拉雅碰撞带以逆冲为主的发震构造存在差异。察隅地震发生前，1950年2月23日，在南迦巴瓦构造结顶端发生M 6.0地震；2017年11月18日，在南迦巴瓦构造结顶端又发生M 6.9地震，两者相距仅28km左右，震源机制解表明2次地震的发震构造均为北西向断裂。自察隅发生MS 8.6地震以来，南迦巴瓦构造结周边地区没有再发生7级以上地震，未来该地区有发生强震的可能性。为了研究米林地震发生后南迦巴瓦构造结周边地区的地震趋势，首先需要研究南迦巴瓦构造结周边地区主要断裂的现今运动特征，建立该地区的发震构造模型，探讨地震活动与断裂的关系。
目前对国内外断裂运动特征的研究，主要采用传统地质学、大地测量、地球物理探测以及地震学方法，不同地区、不同类型的断裂可采取相应的研究方法，如对于断裂出露地表、地表过程较慢的西北地区可采用传统地质学方法，对于华北第四系覆盖区的断裂则采用地球物理探测方法等。由于南迦巴瓦构造结地区地理条件极其恶劣，且降雨量大、植被茂密，不利于开展地质地貌调查工作，同时该地区地震活动强烈，故适合用地震学方法研究其断裂的运动特征。
1. 地质构造背景
南迦巴瓦构造结位于由印度板块与欧亚板块俯冲、碰撞而形成的喜马拉雅造山带上，强烈的碰撞和挤压导致南部的印度大陆推挤楔入北部的欧亚大陆，使雅鲁藏布江缝合带在该区发生强烈错位和急剧转折，从而形成了拇指状构造结（张明华，2007）。随着印度板块持续挤入和实皆断裂活动，阿萨姆构造结逐渐形成，欧亚大陆内部的构造应力场也随之发生改变，并形成新的断裂。在南迦巴瓦构造北东侧，由于印支地块的挤出，形成了一系列北西向走滑断裂（丁林等，2013）。第四纪尤其是晚第四纪以来，在新的构造应力场作用下，南迦巴瓦构造结东侧的墨脱断裂带已由早期的右旋走滑转变为晚第四纪以来的左旋走滑；而构造结西侧的米林断裂已由早期的左旋走滑、正断转变为晚第四纪以来的逆冲兼左旋走滑，地震震源机制解表明阿萨母盆地现今仍处于挤压状态。南迦巴瓦构造结周边地区的主要断裂带有东、西边界的墨脱断裂带和米林断裂带，东北侧的嘉黎断裂带，东南侧的阿帕龙断裂带以及东侧的边坝-达木新生断裂带（图 1）。
图 1 南迦巴瓦构造结周边地区主要断裂带分布Figure 1. Distribution of main fault zones surrounding the Namcha Barwa syntaxisF1：米林断裂带；F2：墨脱断裂带；F3：嘉黎断裂带；F4：阿帕龙断裂带；F5：边坝-达木断裂带；F6：主边界断裂；F7：边坝-洛隆断裂；①：南迦巴瓦构造结；②：阿萨姆构造结米林断裂带位于南迦巴瓦构造结西边界，分布在米林、鲁朗、通麦沿线，南止于里龙断裂带，北受嘉黎断裂限制，总体为北东走向，倾向南东，全长155km。该断裂带是一条切割雅鲁藏布江断裂带的新生走滑构造带，由多条次级断层斜列组成，部分段落沿袭了雅鲁藏布江断裂带发展，地质资料显示该断裂最新运动以逆冲运动为主兼有左旋走滑（Li等，2018），GPS资料显示该断裂为右旋走滑兼逆冲运动（唐方头等，2010）。
墨脱断裂带位于南迦巴瓦构造结东边界，大致沿达木至都登的雅鲁藏布江大峡谷展布，北部止于波密一带，向南西延伸，与阿波尔山断裂斜接或重接，全长180km。该断裂带由多条次级断层组成，总体呈北东走向，倾向南东。地质资料表明其最新运动为以左旋走滑运动为主，不同段表现出逆断或正断的倾滑分量（谢超等，2016），GPS资料显示该断裂为左旋走滑兼逆冲运动。
嘉黎断裂带位于南迦巴瓦构造结东北侧，通麦以西沿易贡藏布河谷展布，走向为北西西，地质资料表明该断裂最新运动为右旋走滑兼逆冲运动（任金卫等，2000；沈军，2001；宋键等，2013），GPS资料显示该断裂为右旋走滑兼逆冲运动（唐方头等，2010）。通麦以南分成2支，北支主要沿帕隆藏布西南侧展布，经然乌湖南侧并穿过古玉乡一直往东南延伸，地质资料表明其最新运动为右旋走滑兼逆冲运动（沈军，2001），GPS资料显示该断裂为左旋走滑兼拉张运动；南支断裂在过通麦后继续向东南方向延伸，经过嘎隆拉后沿贡日嘎布曲展布，由多条断裂组成，地质资料表明该断裂最新运动以右旋走滑兼逆冲运动，GPS资料显示断裂为右走滑兼逆冲运动1。
1 唐方头，2017.青藏高原右旋剪切带南部边界的厘定.国家自然基金（41274101）结题报告。
阿帕龙断裂带位于南迦巴瓦构造结东南、阿萨姆构造结顶端，东南始于察隅瓦弄南，经帕龙，向北西延伸，止于墨脱断裂带，全长240km左右，总体的走向呈北西西，地质资料表明该断裂最新运动为右旋走滑兼逆冲运动（西藏自治区科学技术委员会等，1988），GPS资料显示该断裂为右旋走滑兼逆冲运动（Devachandra等，2014）。
边坝-达木新生断裂带斜穿研究区中部，总体走向为北西向，倾向南西，地表由多条规模较小的断层组成。地质资料表明该断裂最新运动为右旋走滑兼逆冲运动，GPS资料显示断裂为右旋走滑兼逆冲运动1。
2. 主要断裂带运动特征
2.1 地震数据处理及目录编制
地震目录是进行区域地震活动性研究和地震危险性分析的重要基础资料，编目的完整性以及震源参数的精确性将直接影响后续研究结果的可信性和科学性（谭毅培等，2014）。强震发生后或震群活动时，震中附近或局部小区域在短时间内通常发生大量地震，不同的地震事件波形相互交叠，震级较小的地震震相难以识别，造成地震编目过程中有一定数量的地震被遗漏，给震后趋势判定和发震构造分析等工作带来不利影响。
本文使用研究区内16个台站记录的宽频带连续地震波形数据，采用模板匹配滤波技术识别遗漏地震。选取中国地震台网的地震目录作为模板，滤波检测2015年10月—2017年10月记录的波形数据，截取匹配相关系数0.7以上的事件波形，人工筛选地震事件，再通过MSDP软件的多台定位功能对筛选出的地震事件进行重新定位，进而编制出研究区的地震目录。
为了更好地显示该地区的地震活动特征，本文收集了中国地震局地球物理研究所2007—2011年南迦巴瓦构造结地区的台阵观测资料，补充本文重定位的2015年10月—2016年10月地震事件，绘制了地震震中分布图（图 2）。由图 2可以看出，地震主要分布在南迦巴瓦构造结周边主要的断裂带附近，尤其是在边坝-达木新生断裂带、阿帕龙断裂带和墨脱断裂带附近，小震活动呈现出密集条带分布。
图 2 南迦巴瓦构造结周边地区地震分布（2007年8月—2011年6月，2015年10月—2016年10月）Figure 2. Spatial distribution of earthquakes surrounding the Namcha Barwa syntaxis (Aug. 2007—Jun. 2011, Oct. 2015—Oct. 2016)2.2 主要断裂带现今运动特征
地震震源机制直观反映了地震破裂的几何及运动学特征，对研究地震活动与地质构造之间的关系具有重要作用。在求解地震震源机制的过程中，P波初动法是最常用的方法，该方法快速简单，结果较为可靠，但要求在球面投影中存在大量离散、均匀的台站。由于南迦巴瓦构造结地区南侧为印控区，无法布设台站，因此对研究区南部地震的包围效果相对较差。相比P波初动法，CAP方法完整地利用了观测波形，对速度模型要求不高，反演结果的可靠性、准确性更高（Zhu等，1996）。相关的CAP方法反演可靠性实验表明，在地质构造较复杂的地区使用简单速度模型仍可获得不错的反演结果（郑勇等，2009；洪德全等，2013）。另外，CAP方法通过不同深度震源机制解的拟合误差，搜索最佳深度，在震源机制反演的同时可得到最佳的深度反演结果（韩立波等，2012）。因研究区构造背景复杂、速度模型具有较大的地域分布特征，本文采用CAP方法求取该区M 3.0以上地震事件的震源断层面解和震源深度。
为保证求解结果的可靠性，对2015年10月—2017年10月南迦巴瓦构造结地区16个宽频带台站的连续观测记录，采用以下原则选取事件波形：①台站的震中距小于400km、台站方位角分布均匀、三分量波形完整且信噪比高；②当震中重合时，选取震级较大的地震。
反演前，首先去除地震事件波形数据的仪器响应（戴仕贵等，2009；赵宏等，2015），将三分量旋转至r、t、z分量，初步处理了波形数据。理论波形的计算使用频率-波数法（f-k法）（Zhu等，2002），对频率和波数进行积分，采用传播矩阵计算地震的全波场位移，得到各种频率下的体波和面波波形，应用于震源参数的反演。构建格林函数库并选用全球Crust1.0分层速度结构模型，获得较为准确的理论地震图。反演中对Pnl波部分进行0.08—0.2Hz的带通滤波，面波部分进行0.06—0.15Hz的带通滤波，反演得到相关地震的震源机制解。
Wei等（2012）的研究认为CAP方法计算震源机制解时，参与反演的台站数在5—10之间能得到理想的求解结果，其中矩震级误差≤0.05、震源深度误差≤1km。本文对每个地震事件均挑选信噪比较高、初动清晰、方位角分布尽量均匀的多台进行反演。图 3是CAP方法计算地震事件20161214在5km深度的震源机制解（通过全局搜索，震源深度5km附近的拟合误差最小），其中红色波形为计算出的理论波形，黑色波形为实际观测波形；波形左侧为台站名、震中距（km），波形下面的数字分别表示理论地震图相对观测地震图的移动时间及二者的相关系数（%）。
图 3 使用CAP方法计算得到的20161214事件的震源机制解Figure 3. Focal mechanism solution for seismic event 20161214 calculated by the CAP method本文共反演计算了南迦巴瓦构造结周边地区70个M 3.0以上地震事件的震源机制。为了能更好地揭示断裂的现今运动特征，本文还搜集了利用P波初动方法得到的2007年8月—2010年7月222个震源机制解1，2种方法共得到南迦巴瓦构造结周边地区292个震源机制解（图 4）。
图 4 南迦巴瓦构造结周边地区震源机制解空间分布图Figure 4. Spatial distribution of focal mechanisms surrounding the Namcha Barwa syntaxis1 邵翠茹，2013.南迦巴瓦构造结地震监测及深浅构造关系研究.中国地震局地球物理研究所，中国地震局地球物理研究所中央级公益性科研院所基本科研业务专项资助项目结题报告。
通过震源机制解发现，研究区内绝大部分地震的震源深度小于30km，节面倾角大部分在60°以上。因此，可用断裂带两侧10km范围内的地震震源机制解分析其现今运动特征，用与断裂走向相同节面的错动方式代表断裂的现今运动性质。表 1总结了墨脱断裂带两侧10km范围内的地震震源机制解与断裂的现今运动性质。
表 1 墨脱断裂带两侧10km范围内地震震源机制解与断裂现今运动性质Table 1. The focal mechanism solution within 10 km from both sides of the Mêdog fault zone and its current movement characteristics发震日期 纬度/°N 经度/°E 深度/km 震级 节面Ⅰ 节面Ⅱ 断裂现今运动性质 滑动角/° 倾角/° 走向/° 滑动角/° 倾角/° 走向/° 20160205 28.41 93.51 20 3.8 101 31 17 83 60 184 逆冲运动 20171009 28.91 94.91 32 3.7 -96 79 214 -62 13 63 正断运动 20170110 28.94 94.75 30 3.9 -32 22 111 -109 79 231 正断运动 20170110 28.94 94.73 20 3.6 -10 51 249 -141 82 345 左旋走滑 20160227 28.95 94.82 20 3.2 109 48 41 70 45 194 左旋逆冲 20160730 28.99 94.76 20 3.7 19 36 203 124 79 97 左旋走滑 20080416 29.30 95.37 8 3.0 -51 85 294 -172 39 31 右旋走滑 20080109 29.26 95.18 10 1.4 129 34 94 67 64 230 左旋逆冲 20080519 28.83 94.70 8 1.6 165 31 303 60 82 46 左旋逆冲 20081101 28.89 94.76 11 2.5 48 86 204 174 42 110 左旋逆冲 20090101 29.00 94.88 10 1.9 141 84 42 8 51 137 左旋走滑 20090119 29.26 95.27 8 2.6 159 84 116 7 66 208 左旋走滑 由表 1可以看出，墨脱断裂带两侧10km范围内的12个地震震源机制解中，有左旋走滑4个、左旋逆冲4个、逆冲运动1个、正断运动2个、右旋走滑1个，分别占33.3%、33.3%、8.3%、16.7%和8.3%；左旋运动（包括左旋走滑、左旋逆冲和左旋正断）合计占66.7%；逆冲运动（包括左旋逆冲、右旋逆冲与逆冲运动）合计占41.6%。由此可揭示该断裂带的现今运动主要为左旋逆冲运动，与地质和GPS观测结果相同，说明墨脱断裂现今运动主要受阿萨姆构造结俯冲作用的控制。
米林断裂带两侧10km范围内共得到地震震源机制解5个，其中左旋走滑2个、左旋正断1个、右旋逆冲1个、右旋正断1个，分别占40%、20%、20%和20%。左旋运动合计占60%，正断运动（包括左旋正断、右旋正断与正断运动）合计占40%，揭示了该断裂带现今运动以左旋正断运动为主，与地质和GPS观测结果基本相同，断裂左旋运动表明其受阿萨姆构造结俯冲作用的控制，正断运动则说明其受隆起的南迦巴瓦构造结的重力作用影响。
嘉黎断裂带两侧10km范围内共得到地震震源机制解15个，其中右旋走滑3个、右旋逆冲4个、右旋正断2个、左旋走滑2个、左旋正断2个、左旋逆冲1个、正断运动1个，分别占20.0%、26.7%、13.3%、13.3%、13.3%、6.7%和6.7%。右旋运动合计占60.0%，左旋运动合计占33.3%，逆冲运动合计占33.3%，正断运动合计占33.3%，揭示了该断裂带现今运动以右旋逆冲为主，兼有左旋和正断运动，断裂运动形式多样，与地质和GPS观测结果相同，说明该断裂现今运动主要受阿萨姆构造俯冲作用的控制，同时断裂运动的多样性，反映了断裂多期活动导致的结构复杂多变以及构造环境的差异特征。
阿帕龙断裂带两侧10km范围内共得到地震震源机制解15个，其中右旋逆冲7个、右旋正断3个、逆冲2个、正断1个、左旋走滑1个、左旋逆冲1个，分别占46.7%、20.0%、13.3%、6.7%、6.7%、和6.7%。右旋运动合计占66.7%，逆冲运动合计占66.7%，揭示该断裂带现今运动以右旋逆冲为主，与地质和GPS观测结果相同，说明该断裂现今运动主要受阿萨姆构造俯冲作用的控制。
边坝-达木新生断裂带两侧10km范围内共得到地震震源机制解32个，其中右旋走滑6个、右旋逆冲7个、右旋正断7个、左旋走滑2个、左旋逆冲4个、左旋正断2个、正断运动1个和逆冲运动3个，分别占18.8%、21.9%、21.9%、6.3%、12.5%、6.3%、3.1%和9.4%。右旋运动合计占62.5%，逆冲运动合计占43.8%，正断运动合计31.3%，左旋运动合计25%，揭示该断裂带现今以右旋逆冲运动为主，兼有正断和左旋运动，断裂运动形式多样，与地质和GPS观测结果基本相同，该断裂现今运动主要受阿萨姆构造俯冲作用的控制。断裂运动的多样性可能是由于该断裂带为新生断裂，单条断裂的规模较小，而且该地区不同构造部位的地质体差异较大、深部结构复杂，导致中、小地震的发震构造差异较大。
3. 结论与讨论
综上所述，南迦巴瓦构造结周边的地震活动受主要断裂带控制；墨脱断裂带现今运动主要为左旋逆冲运动；米林断裂带主要为左旋正断运动；嘉黎断裂带以右旋逆冲为主，兼有左旋和正断运动；阿帕龙断裂带主要为右旋逆冲运动；边坝-达木新生断裂带运动以右旋逆冲运动为主，兼有正断和左旋运动；各主要断裂带的现今运动特征与地质和GPS观测结果相同，表明南迦巴瓦构造结周边地区主要断裂带的现今运动主要受阿萨姆构造结俯冲作用的控制，而南迦巴瓦构造结的影响已经很弱。
南迦巴瓦构造结周边的地震活动较为频繁，Gupta等（2015）通过对阿萨姆构造结顶端附近GPS观测数据和地震资料分析，得出该处8级以上地震的复发间隔约为200年，认为阿帕龙断裂带缩短速度偏小，可能处于闭锁阶段，为高度强震危险区；Mukhopadhyay等（2015）利用地震监测资料对1968—2010年发生在东构造结附近的10个震群进行了研究，认为这些震群的产生与右旋走滑运动有关。
GPS监测资料显示，南迦巴瓦构造结顶端附近的嘉黎断裂带和边坝-达木新生断裂带均处于闭锁阶段（唐方头等，2010），由于新生的边坝-达木断裂带在南迦巴瓦构造结两侧运动速率均达到10mm/a，嘉黎断裂在南迦巴瓦构造结两侧的运动速率为3—5mm/a 1，应密切关注南迦巴瓦构造结周边地区主要断裂，尤其是边坝-达木新生断裂带北段和嘉黎断裂带未来发生大地震的可能性。
1 唐方头，2017.青藏高原右旋剪切带南部边界的厘定.国家自然基金（41274101）结题报告。
最后，对南迦巴瓦构造结周边地区主要断裂带现今运动特征的研究，仅得出了初步的结果，今后仍需要更多的地震观测资料对一些问题进行深入研究。如导致嘉黎断裂带和边坝-达木新生断裂带运动特征多样性的具体原因，是地质体和深部结构差异还是断裂结构差异，或其他原因等。探求这些问题的答案或许可以进一步揭示南迦巴瓦构造结地区的地震孕育环境和地球动力学背景。
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图 2 桥墩钢筋锈胀及混凝土剥落
Figure 2. Steel bar rust expansion and concrete spalling of bridge pier
图 11 不同服役期主梁最大位移
Figure 11. Maximum displacement of the main girder with different service time
图 13 不同服役期下D1挡块力-位移曲线
Figure 13. Force-displacement curve of D1 shear key with different service time
图 14 不考虑支座退化时挡块力-位移曲线
Figure 14. Force-displacement curve of D1 shear key without considering degradation of laminated rubber bearing
图 15 考虑桥墩-挡块-支座共同退化后桥墩曲率变化规律
Figure 15. The variation law of pier curvature after co-degradation
表 1 不同服役时间钢筋及混凝土强度
Table 1. Strength of rebar and concrete with different service time
项目 服役时间T/a 0（初始时间） 20 30 40 50 fy/MPa 335 334 332 329 325 fc/MPa 30.0 23.8 20.7 17.8 16.2 
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表 2 不同服役时间挡块强度
Table 2. Strength value of shear key with different service time
项目 强度/kN 服役0年 服役20年 服役30年 服役40年 服役50年 V1y（A点） 469.91 463.58 458.25 451.65 444.95 V1n（B点） 532.86 519.67 510.56 500.16 491.23 V1d（C点） 423.36 422.10 419.56 415.78 410.44
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表 3 不同服役时间挡块位移
Table 3. Displacement value of shear key with different service time
项目 位移/mm 服役0年 服役20年 服役30年 服役40年 服役50年 $ {\varDelta _{1 {\mathrm{y}}}} $（A点） 7.44 7.42 7.37 7.30 7.21 $ {\varDelta _{1 {\mathrm{n}}}} $（B点） 17.5 17.5 17.5 17.5 17.5 $ {\varDelta _{1 {\mathrm{d}}}} $（C点） 70.0 70.0 70.0 70.0 70.0 $ {\varDelta _{1 {\mathrm{u}}}} $（D点） 117.70 117.70 116.35 115.50 113.75
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表 4 不同服时间支座力学性能参数
Table 4. Mechanical property parameters of bearing at different service times
项目 服役时间T/a 0（初始时间） 10 20 30 40 50 剪切模量G/MPa 1.20 1.37 1.49 1.61 1.76 1.88 水平刚度K/MPa 1 293 1 792 2 247 2 914 3 471 3 707 摩擦系数μ 0.2 0.257 0.259 0.259 0.259 0.259
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表 5 桥墩损伤状态划分
Table 5. Pier damage status division
损伤状态 对应曲率/m−1 服役0年 服役20年 服役30年 服役40年 服役50年 无损伤 0≤Φ<1.28×10−3 0≤Φ<1.24×10−3 0≤Φ<1.21×10−3 0≤Φ<1.18×10−3 0≤Φ<1.15×10−3 轻微损伤 1.28×10−3≤Φ<2.14×10−3 1.24×10−3≤Φ<2.07×10−3 1.21×10−3≤Φ<2.03×10−3 1.18×10−3≤Φ<1.98×10−3 1.15×10−3≤Φ<1.95×10−3 中等损伤 2.14×10−3≤Φ<14.12×10−3 2.07×10−3≤Φ<13.24×10−3 2.03×10−3≤Φ<12.71×10−3 1.98×10−3≤Φ<10.96×10−3 1.95×10−3≤Φ<10.64×10−3 严重损伤 14.12×10−3≤Φ<35.58×10−3 13.24×10−3≤Φ<35.69×10−3 12.71×10−3≤Φ<36.72×10−3 10.96×10−3≤Φ<36.84×10−3 10.64×10−3≤Φ<36.95×10−3 完全破坏 Φ≥35.58×10−3 Φ≥35.69×10−3 Φ≥36.72×10−3 Φ≥36.84×10−3 Φ≥36.95×10−3
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表 6 钢筋混凝土挡块损伤状态划分及判断准则
Table 6. Criterion for damage status division and judgment of reinforced concrete shear key
判断准则 损伤状态描述 损伤状态 $ \varDelta \leqslant {\varDelta _{1 {\mathrm{y}}}} $ 钢筋混凝土挡块出现细小裂缝，钢筋不发生屈服。 无损伤 $ {\varDelta _{1 {\mathrm{y}}}}{\text{ < }}\varDelta \leqslant {\varDelta _{1{\text{n}}}} $ 细小裂缝扩大并连成一线，形成主裂缝，挡块内部部分钢筋发生屈服。 轻微损伤 $ {\varDelta _{1 {\mathrm{n}}}}{\text{ < }}\varDelta \leqslant {\varDelta _{1{\text{d}}}} $ 主裂缝由上至下贯穿挡块，且裂缝宽度扩大，同时开始产生新的主裂缝。 中等损伤 $ {\varDelta _{1 {\mathrm{d}}}}{\text{ < }}\varDelta \leqslant {\varDelta _{1{\text{u}}}} $ 数条主裂缝贯穿挡块，且宽度较大，部分钢筋暴露，混凝土大面积破坏。 严重损伤 $ \varDelta {\text{ > }}{\varDelta _{1{\text{u}}}} $ 挡块位移明显，钢筋被拉断，挡块甚至完全脱落。 挡块破坏
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陈嘉佳,马玉宏,黄金等,2020a. 基于天然橡胶支座老化时变规律下近海隔震桥梁时变易损性分析. 科学技术与工程,20(9):3699−3706.Chen J. J., Ma Y. H., Huang J., et al., 2020a. Time-dependent seismic fragility analysis of offshore bridges based on aging time-dependent law of rubber bearings. Science Technology and Engineering, 20(9): 3699−3706. (in Chinese) 陈嘉佳,马玉宏,黄金等,2020b. 基于橡胶隔震支座老化作用的近海隔震桥梁地震响应时变规律. 科学技术与工程,20(13):5247−5254.Chen J. J., Ma Y. H., Huang J., et al., 2020b. Termporal variation in seismic response of offshore isolated bridge due to aging effect of rubber isolation bearing. Science Technology and Engineering, 20(13): 5247−5254. (in Chinese) 董振华,张劲泉,韦韩等,2020. 老化普通板式橡胶支座的剪切性能研究. 工程力学,37(S1):208−216.Dong Z. H., Zhang J. Q., Wei H., et al., 2020. Study on shear performance of common plate rubber bearing in aged situation. Engineering Mechanics, 37(S1): 208−216. (in Chinese) 胡思聪,王连华,李立峰等,2019. 非一致氯离子侵蚀下近海桥梁时变地震易损性研究. 土木工程学报,52(4):62−71,97.Hu S. C., Wang L. H., Li L. F., et al., 2019. Time-dependent seismic fragility assessment of offshore bridges subject to non-uniform chloride-induced corrosion. China Civil Engineering Journal, 52(4): 62−71,97. (in Chinese) 江辉,谷琼,黄磊等,2021. 考虑氯离子侵蚀时变劣化效应的近海斜拉桥地震易损性分析. 东南大学学报(自然科学版),51(1):38−45.Jiang H., Gu Q., Huang L., et al., 2021. Analysis on seismic vulnerability of offshore cable-stayed bridge considering time-dependent deterioration by chloride-induced corrosion. Journal of Southeast University (Natural Science Edition), 51(1): 38−45. (in Chinese) 李超,李宏男,2014. 考虑氯离子腐蚀作用的近海桥梁结构全寿命抗震性能评价. 振动与冲击,33(11):70−77.Li C., Li H. N., 2014. Life-cycle aseismic performance evaluation of offshore bridge structures considering chloride ions corrosion effect. Journal of Vibration and Shock, 33(11): 70−77. (in Chinese) 李立峰,吴文朋,胡思聪等,2016. 考虑氯离子侵蚀的高墩桥梁时变地震易损性分析. 工程力学,33(1):163−170. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.06.0530Li L. F., Wu W. P., Hu S. C., et al., 2016. Time-dependent seismic fragility analysis of high pier bridge based on chloride ion induced corrosion. Engineering Mechanics, 33(1): 163−170. (in Chinese) doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.06.0530 马玉宏,罗佳润,崔杰等,2016. 海洋环境下近海桥梁橡胶隔震支座性能劣化试验. 中国公路学报,29(2):52−61. doi: 10.3969/j.issn.1001-7372.2016.02.007Ma Y. H., Luo J. R., Cui J., et al., 2016. Performance deterioration tests of rubber isolators for offshore bridges under marine environment. China Journal of Highway and Transport, 29(2): 52−61. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-7372.2016.02.007 孙颖,郑诚斌,卓卫东等,2021. 板式橡胶支座力学模型参数的时变特性研究. 振动与冲击,40(2):91−96.Sun Y., Zheng C. B., Zhuo W. D., et al., 2021. Time-varying properties of the mechanical model parameters of plate rubber bearings. Journal of Vibration and Shock, 40(2): 91−96. (in Chinese) 汤虎,李建中,邵长宇,2016. 中小跨径板式橡胶支座桥梁横向抗震性能. 中国公路学报,29(3):55−65.Tang H., Li J. Z., Shao C. Y., 2016. Seismic performance of small and medium span girder bridges with plate type elastomeric pad bearings in the transverse direction. China Journal of Highway and Transport, 29(3): 55−65. (in Chinese) 徐略勤,李建中,2016. 新型滑移挡块的设计、试验及防震效果研究. 工程力学,33(2):111−118,199. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.06.0547Xu L. Q., Li J. Z., 2016. Design and experimental investigation of a new type sliding retainer and its efficacy in seismic fortification. Engineering Mechanics, 33(2): 111−118,199. (in Chinese) doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.06.0547 杨国俊,叶苏,李喜梅,2023. 考虑氯离子侵蚀下的RC桥墩时变抗震韧性分析. 华中科技大学学报(自然科学版),51(8):60−66.Yang G. J., Ye S., Li X. M., 2023. Time-dependent seismic resilience analysis of RC bridge piers considering chloride induced erosion. Journal of Huazhong University of Science and Technology (Natural Science Edition), 51(8): 60−66. (in Chinese) 叶爱君,管仲国,2011. 桥梁抗震. 2版. 北京:人民交通出版社.Ye A. J., Guan Z. G., 2011. Seismic design of bridges. 2nd ed. Beijing:China Communication Press. (in Chinese) 周敉,张洋,姜永存等,2022. 氯离子侵蚀后桥墩的抗震性能及损伤指标研究. 振动与冲击,41(15):263−272.Zhou M., Zhang Y., Jiang Y. C., et al., 2022. Aseismic performance and damage index of pier after chloride ion erosion. Journal of Vibration and Shock, 41(15): 263−272. (in Chinese) 庄卫林,陈乐生,2013. 汶川地震公路震害分析:桥梁与隧道. 北京:人民交通出版社.Zhuang W. L., Chen L. S., 2013. Analysis of highway's damage in the Wenchuan earthquake:bridge and tunnel. Beijing:China Communications Press. (in Chinese) Coronelli D., Gambarova P., 2004. Structural assessment of corroded reinforced concrete beams: modeling guidelines. Journal of Structural Engineering, 130(8): 1214−1224. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9445(2004)130:8(1214) Du Y. G., Clark L. A., Chan A. H. C., 2005. Residual capacity of corroded reinforcing bars. Magazine of Concrete Research, 57(3): 135−147. doi: 10.1680/macr.2005.57.3.135 Ghosh J., Padgett J. E., 2010. Aging considerations in the development of time-dependent seismic fragility curves. Journal of Structural Engineering, 136(12): 1497−1511. doi: 10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0000260 Itoh Y., Gu H. S., 2009. Prediction of aging characteristics in natural rubber bearings used in bridges. Journal of Bridge Engineering, 14(2): 122−128. doi: 10.1061/(ASCE)1084-0702(2009)14:2(122) Le Huy M. , Evrard G. , 1998. Methodologies for lifetime predictions of rubber using Arrhenius and WLF models. Die Angewandte Makromolekulare Chemie, 261 −262 (1): 135−142. Li Y. M., Ma Y. H., Zhao G. F., et al., 2020. Experimental study on the effect of alternating ageing and sea corrosion on laminated natural rubber bearing’s tension-shear property. Journal of Rubber Research, 23(3): 151−161. doi: 10.1007/s42464-020-00045-9 Ma Y. H., Li Y. M., Zhao G. F., et al., 2019. Experimental research on the time-varying law of performance for natural rubber laminated bearings subjected to seawater dry-wet cycles. Engineering Structures, 195: 159−171. doi: 10.1016/j.engstruct.2019.05.101 Zhao G. F., Ma Y. H., Li Y. M., et al., 2017. Development of a modified Mooney-Rivlin constitutive model for rubber to investigate the effects of aging and marine corrosion on seismic isolated bearings. Earthquake Engineering and Engineering Vibration, 16(4): 815−826. doi: 10.1007/s11803-017-0417-6 -
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