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| 內容簡介： |
对独柱式城市高架桥进行高效准确的抗震分析及抗震设计，是目前国内外工程抗震领域亟待解决的问题之一。本书结合浙江省交通运输厅科技计划项目独柱桥墩合理构造型式及实用设计方法的研究（2010H32）以及浙江省建设厅科研推广项目基于性能的独柱式城市高架桥桥墩抗震理论分析及试验研究（2014Z129），以独柱式城市高架桥为背景，对独柱墩构件及桥梁系统的抗震分析、设计以及评估方法进行了相关的数值计算和理论分析，具体在以下几方面进行了深入的研究：首先对采用不同施工方法的独柱式桥墩进行基于塑性铰模型的抗震性态分析与评价；其次以独柱式城市高架桥为背景，提出了基于统计线性化的随机振动虚拟激励法，并开展了基于性能和可靠度的相关设计方法的研究；*后在以上研究的基础上，提出了基于概率的抗震性能评估方法，并将其应用于独柱式城市高架桥抗震性能的评估中。
本书可供交通工程、市政工程、土木工程等领域相关的从业者、科研人员、技术人员、教师、学生等人员参考。
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| 關於作者： |
罗晓峰，浙江工业职业技术学院，建筑工程学院副院长 副教授，
教育背景
2001.09-2005.06长沙理工大学 工程力学 本科、学士
2005.09-2008.06长沙理工大学 桥梁与隧道工程硕士研究生、硕士
2009.09-2015.12浙江大学桥梁与隧道工程 博士研究生、博士罗晓峰，浙江工业职业技术学院，建筑工程学院副院长 副教授，
教育背景
2001.09-2005.06 长沙理工大学 工程力学 本科、学士
2005.09-2008.06 长沙理工大学 桥梁与隧道工程 硕士研究生、硕士
2009.09-2015.12 浙江大学 桥梁与隧道工程 博士研究生、博士
工作经历
2008.6-2009.9 浙江工业职业技术学院 岩土所 科员
2009.9-2010.9 浙江工业职业技术学院 科研处 科员
2010.09至今 浙江工业职业技术学院 建筑工程学院 专业负责人、副院长
承担项目情况
1、主持绍兴市科技计划项目基于全寿命的城市重大交通基础设施集群监测体系及结构安全评估关键技术研究（2011年）
2、主持浙江省建设厅项目基于性能抗震设计理论的独柱式城市高架桥桥墩抗震性能评估及试验研究（2014年）
3、主持浙江省高等教育课堂教学改革研究项目高职《桥梁工程》课程教学改革探索与实践（2016年）
4、2010-2013，浙江省交通厅科技计划项目（编号为2010H32），独柱桥墩合理构造型式及实用设计方法的研究。（排名3）
5、2013-2016，国家自然科学基金（批准号 51279178），水流环境下悬浮隧道管体、锚索的耦合振动效应及试验研究。（排名4）
6、2012-2015，国家自然科学基金（批准号 51178416），在役混凝土箱梁桥时变承载力的分析理论及试验研究。（排名3）
获奖情况
1、2011年获特色教学案例成果三等奖钢筋混凝土简支梁现场调查评估与荷载试验（排名1）
2、2012年获特色教学案例成果一等奖中承式钢管混凝土拱桥荷载试验研究（排名1）
3、2017年6月获省级专业带头人
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| 目錄：
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1绪论001
1.1项目研究的目的及意义003
1.2独柱式城市高架桥的概念及特点003
1.3国内外研究现状004
1.3.1独柱式城市高架桥独柱墩的抗震性能研究004
1.3.2桥梁抗震分析方法研究008
1.3.3桥梁抗震设计方法研究011
1.3.4桥抗震性能评估方法研究016
1.4技术路线020
本章参考文献022
2独柱桥墩基于塑性铰模型的抗震性态分析与评价029
2.1概述031
2.2独柱桥墩的类型031
2.2.1按构造的分类031
2.2.2按施工工艺的分类033
2.3塑性铰模型036
2.3.1塑性铰模型计算的基本原理036
2.3.2截面弯矩曲率分析038
2.3.3计算采用的六种塑性铰模型038
2.4基于塑性铰模型的独柱桥墩抗震性能分析方法042
2.4.1选取的独柱墩试件042
2.4.2抗震性态评价指标的分析研究043
2.5本章小结050
本章参考文献051
3基于统计线性化的非线性随机振动虚拟激励法053
3.1概述055
3.2传统的虚拟激励法055
3.2.1多维多点运动方程055
3.2.2传统的虚拟激励法原理057
3.3基于统计线性化的非线性随机振动虚拟激励法058
3.3.1统计线性化方法058
3.3.2绝对位移直接求解的虚拟激励法060
3.4算例验证及分析061
3.4.1工程背景及模型信息063
3.4.2计算概要064
3.4.3绝对位移法与随机振动法的结果对比分析064
3.4.4绝对位移法、时程法及谱分析的对比分析068
3.5参数影响分析072
3.5.1计算模型072
3.5.2独柱墩高度074
3.5.3桥梁跨度及跨数076
3.5.4视波速078
3.5.5相干效应079
3.6本章小结082
本章参考文献084
4基于性能的独柱桥墩抗震优化设计方法085
4.1概述087
4.2城市高架桥基于性能的抗震设计研究087
4.2.1抗震设防水准的确定087
4.2.2性能水准的确定089
4.2.3性能目标的确定093
4.3应用基于性能的抗震设计方法确定独柱桥墩的最优模型093
4.4尺寸控制因子的确定095
4.5应用基于神经网络的自适应遗传算法确定模型最优解097
4.5.1基于神经网络的自适应遗传算法原理097
4.5.2算法的综合流程图100
4.6算法验证101
4.7算例分析105
4.8本章小结108
本章参考文献109
5基于滞回能的独柱式城市高架桥抗震可靠度分析111
5.1概述113
5.2桥梁结构抗震可靠度113
5.2.1失效准则113
5.2.2不同性能水准下的可靠度分析114
5.2.3条件可靠度公式114
5.2.4桥梁结构体系抗震可靠度的计算步骤116
5.3基于滞回能的抗震可靠度分析与研究117
5.3.1滞变能随机反应求解117
5.3.2滞变能随机反应的功率谱密度118
5.3.3基于滞变能求解桥梁结构动力可靠度的一般流程121
5.4算例分析122
5.5本章小结127
本章参考文献127
6基于性能和可靠度的独柱式城市高架桥抗震设计方法研究131
6.1概述133
6.2不同抗震设防水准下的动力可靠度研究133
6.2.1小震不坏性能的随机振动响应及可靠度分析133
6.2.2中震可修大震不倒性能的随机振动响应及可靠度分析136
6.3采用非线性随机有限元方法求解结构的抗震可靠度140
6.3.1性能目标与极限状态140
6.3.2基于性能和可靠度的随机有限元法141
6.4基于性能和可靠度的抗震设计示例143
6.4.1模型介绍143
6.4.2材料模型144
6.4.3单元模型146
6.4.4概率Pushover分析148
6.4.5桥墩抗震性能可靠度分析148
6.4.6桥梁系统抗震性能可靠度分析152
6.5本章小结155
本章参考文献156
7基于概率的抗震性能评估方法在独柱式城市高架桥中的应用159
7.1概述161
7.2基于概率的抗震性能评估方法基本原理161
7.3拉丁超立方体抽样法建立桥梁样本162
7.3.1拉丁超立方体抽样法162
7.3.2分析步骤163
7.3.3桥梁样本及地震动结构样本的确定163
7.4基于概率的抗震性能评估方法应用分析167
7.4.1参数选择167
7.4.2基于IDA法的结构需求参数的概率地震需求模型168
7.4.3易损性曲线的形成169
7.4.4桥梁结构抗震性能评估172
7.5本章小结175
本章参考文献175
8结论与展望177
8.1主要结论179
8.2主要创新点180
8.3研究展望180
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| 內容試閱：
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近年来，随着现代化城市人口的大量聚集和经济的高度发达，各大中型城市间的交通问题十分严重，尤其是私家车辆的增加，不仅引发了严重的空气污染问题，而且使得交通资源日趋紧张，城市交通系统压力越来越大。基于城市道路周围环境的限制，在繁忙的地段修建立交桥和高架桥是缓解城市交通紧张状况的有效途径，具体做法是更新原有的道路设施或者开辟新的交通线，比如许多城市在拓宽道路的中间架设起了高架桥。高架桥作为城市交通网最具代表性的基础设施，是大城市土地资源匮乏和交通拥堵的伴生品，具有重要的空间特性。在其众多的结构形式中，单柱式高架桥造型美观，线形流畅，具有良好的采光性、通透性、舒适性及景观性，并且单墩布置便于地面交通组织，可以减少规划征地、用地及房屋拆迁。因此，在现代化大城市中，越来越多的独柱式高架桥出现在人们的视野中，它们除了为日常的经济运行提供安全、可靠、便捷的交通服务功能以外，在地震发生时，还需承担起人员转移、应急救灾物资输送等作用，并且在灾后重建期为城市交通基础设施的建设和城市经济的复苏提供交通服务，因此城市高架桥在整个城市生命线抗震防灾系统中占有越来越重要的地位。
我国地理位置比较特殊，处在环太平洋地震带和亚欧地震带之间，根据《国家防震减灾规划（20012020）》指出，我国是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一。我国大陆大部分地区位于地震烈度Ⅵ以上区域，50%的国土面积位于Ⅶ以上的地震高烈度区域，包括23个省会城市和23的百万以上人口的大城市。我国地震的特点是发生频率高、震源浅、分布范围广、强度大、伤亡大、灾害严重，几乎所有的省、市、自治区都发生过六级以上的地震。地震作为一种破坏性极大的自然灾害，具有突发性和毁灭性的特点，全世界平均每年发生破坏性地震近千次，其中震级达7级或7级以上的大地震约十几次。
纵观历史上的历次地震灾害，很多次都是发生在城市中，使得大量高速公路、铁路高架桥、立交桥和城市干道高架桥发生严重破坏，使得救援队伍无法及时到达灾区，导致灾后救援工作不能顺利进行。例如，在1971年美国的San Fernando地震中，许多新建的立交桥梁、高架桥遭到不同程度的破坏；1976年我国唐山大地震，在Ⅺ度及Ⅹ度区内，公路铁路桥梁几乎全部坍塌或遭受严重破坏；1989年美国Loma Prieta地震中，旧金山市区高速干道上赛普里斯等双层高架桥发生严重震害；1994年美国的Northridge地震，其中7座大型立交桥倒塌，从而导致洛杉矶西北部地区大部分高速公路瘫痪；1995年日本的阪神地震，阪神高速公路和山阳新干线高架桥破坏严重，交通严重受阻；2008年我国汶川地震，绵竹市有三座立交桥严重破坏；2010年海地地震，首都太子港及全国大部分地区立交桥受灾情况严重。
基于上述考虑，本书结合浙江省交通运输厅科技计划项目独柱桥墩合理构造型式及实用设计方法的研究（2010H32）以及浙江省建设厅科研推广项目基于性能的独柱式城市高架桥桥墩抗震理论分析及试验研究（2014Z129），着重对独柱式城市高架桥抗震理论的若干问题进行探讨。全书共分为8个章节，主要内容如下：
第1章指出开展独柱式城市高架桥抗震性能相关研究工作的必要性，对独柱墩的抗震性能理论分析方法进行了国内外研究现状的介绍与概述，对桥梁结构的抗震分析、设计及评估方法的研究进展进行综述，并提出本书的研究内容和技术路线；
第2章基于塑性铰模型，选取不同施工工艺的独柱墩作为研究对象，对其进行滞回环骨架曲线、残余位移及累积滞回耗能的抗震性态分析；
第3章将传统的虚拟激励法进行改进，提出基于统计线性化的非线性随机振动虚拟激励法，并用相关算例验证所提算法的精确性，同时选取一座典型的独柱式城市高架桥作为研究背景，通过数值分析，对其进行墩高、跨度、跨数、视波速及相干效应的参数影响分析；
第4章以基于性能的抗震设计思想为背景，提出基于神经网络的模糊自适应优化性能抗震设计方法；以两种不同截面型式的独柱墩为算例，对改进的算法进行验证；采用此算法对一座独柱式城市高架桥的独柱墩进行最优抗震设计，并对其设计结果进行Pushover分析；
第5章基于可靠度基本理论，探索并提出基于滞回能的求解桥梁结构动力可靠度的一般流程，将选取的独柱式高架桥算例由多自由度体系转换成单自由度体系，分析其滞变能的随机反应特征，并最终确定其动力可靠度；
第6章从性能和可靠度的双重角度出发，开展不同抗震设防水准下独柱式城市高架桥抗震可靠度的理论研究与分析，对研究算例在小震、中震、大震作用下，在不同输入方向及不同性能水准下桥墩及桥梁系统的失效概率进行计算，并对中震和大震作用下采用非线性随机有限元法与概率Pushover法的计算结果进行对比分析；
第7章在前几章研究的基础上，基于全概率理论，引入增量动力分析法，对采用拉丁超立方体抽样法抽取的独柱式城市高架桥桥梁样本进行概率地震需求分析，最终从概率的角度对此类桥梁的抗震性能进行全面评估；
第8章总结全文的研究工作及结论，并对今后研究工作做出展望。
本书以独柱式城市高架桥为研究对象，对其进行了深入的抗震性能分析和研究，无论从内容还是思想上都比较新颖。本书不仅可以作为高校、高职院校土木工程大类教师和学生的专业辅导教材，也可以作为实践工程师的参考书，为桥梁工程一线设计人员和施工人员的技术进步提供支撑。
行文至此，作者希望将诚挚的谢意和感激之情献给为本书的成稿付出辛勤努力的各位专家、学者。特别需要提及的是在本书的撰写过程中得到了浙江大学项贻强教授的悉心指导，得到了浙江工业职业技术学院钟振宇教授的热情帮助，还得到了唐国斌、李毅、晁春峰、程坤、孙筠、张科乾、徐建武、李秋萍、郭冬梅、何余良、刘成熹、胡开建、邢骋、刘丽思等多位同事、同行直接或间接的帮助，在此深表谢意。
罗晓峰
2019年6月
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