重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074
摘要：我国近年的经济和交通发展特别迅速，越来越大规模化，许多工程师建造了大量的桥梁并将它们投入使用,并且所建造的桥梁的设计难度越发大,跨度和高度也越来越大。因此，桥梁工程作为生命线工程之一，我们去研究它在地震作用下的可靠性就十分有必要。
关键词：地震；可靠性；桥梁结构
引言
众所周知，我国的地震灾害特别严重，发生的频率偏高，甚至其严重程度在世界上排名靠前。地震灾害不仅会严重损害国民经济，还会影响社会稳定以及威胁人民的生命安全。桥梁工程作为生命线工程之一，研究其防震减灾的问题尤为必要，近年来，大大小小的地震都对桥梁造成了一定的威胁。尤其对于那些现代化城市，桥梁遭遇到地震的威胁，其生产的运转将直接受到影响，经济将产生巨大的损失。因此，在这种沉重的教训之下，许多学者开始重视并广泛地研究了桥梁在地震危害下的可靠性问题。
一、结构可靠性理论发展概况
20世纪20年代，可靠性理论开始产生并应用在航空航天领域，在这之后20年，可靠性理论才应用在结构设计中，直到20世纪70年代，结构可靠性理论就得到进一步完善并开始在各国的规范和标准上相继采用。我国也开始在结构工程领域上应用到可靠性理论并颁布了一系列的规范和标准，比如1984年颁布的《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84)和1992年颁布的《工程结构可靠度设计统一标准》(GB50153-92)，甚至之后在港口、铁路、水利、公路等领域相继推出了可靠度设计统一标准。至此之后，随着时代的发展，科学技术越来越先进，可靠性理论就越来越多的应用到工程结构领域上。到如今，我国结构设计领域已经广泛应用到结构可靠性理论，甚至国内很多学者都对结构可靠性理论感兴趣并广泛而深入地研究了工程结构可靠性理论。其中，在桥梁方面，许多专家也对各种因素作用下的桥梁结构可靠性进行了研究与分析并取得了丰硕的成果。
二、我国近年地震作用下桥梁结构可靠性研究概况
在我国，地震作用下结构可靠性问题的研究工作开展较晚，尤其是在桥梁方面。关于地震作用下的结构可靠性的分析方法，经过专家们的研究，发现随机震动理论是其最早的理论基础。这个发现最早是在20世纪60年代由Comell开始这方面的研究。在此20年后，Lai和Park以线性破坏指标为参考并在弹塑性理论的基础下，进行了桥梁结构抗震可靠性分析，并且这是在地震激励和结构参数不确定性的情况下进行的。除了国外工程界的专家们开始对桥梁结构可靠性进行一系列的研究分析，我国桥梁结构工程许多学者也开始自20世纪80年代起深入地研究桥梁结构抗震可靠度。比如柳春光等同志在2003年利用桥梁上部结构和桥墩在地震的影响下的可靠性分析，从而获取了结构单元可靠度的计算方法；欧进萍等同志以等效随机地震静力作用模型为研究，得出了地震作用下桥梁结构体系的可靠性分析及优化改善的方法。从国内已有的研究成果看，可靠度用于桥梁结构体系的研究还不成熟。如果当可靠度分析与计算在各种因素的影响下无法定量地精确给出时，使用阶段就将成为桥梁结构可靠性的主场，并且施工期安全控制也将在施工阶段的研究中占有重要位置，从而造成了桥梁结构全寿命周期可靠性大大缺少了研究分析。因此，大量学者研究分析桥梁结构在地震作用下的正常使用可靠度和承载能力可靠度时遇到的问题很麻烦。
三、桥梁结构抗震可靠度
桥梁结构体系可靠度是指结构体系在规定的时间内和条件下完成预定功能的概率，而且它不仅是衡量整个结构体系可靠性相对统一的数量化指标，也是以概率极限状态为基础的结构安全主要度量指标。
因此，在结构抗力和既有荷载的不同特性已知的影响下，桥梁结构抗震可靠性分析就可以通过对结构体系内部各构件进行分析、或者对体系在连接失效的情况下所受到的影响进行分析、甚至对整体桥梁结构的主要破坏过程、破坏机构进行分析而得出有利的信息并且确定出失效模式的功能函数。由于大跨度桥梁的各支点间距较大，导致地震波不能较快地到达大跨度桥梁各支点处，而且反射、折射和一些相关因素等都对地震波的传播存在着一定的影响。因此对于大跨度桥梁的地震响应分析，各支点处地震动的振幅和频谱结构就不会相同，相对应的各支点就会承受不一致的激励，这种现象就称为非一致激励。除此之外，经过专家们大量的研究表明，大跨度桥梁应该将非一致激励的影响考虑进大跨度桥梁的地震响应分析中，因为大跨度桥梁等桥型在非一致激励作用下，部分截面的反应比起在一致激励的作用下的反应要明显的大。所以目前工程中研究的重点就是如何正确地模拟出地震波在介质中的传播，而正确分析大跨度桥梁地震响应特征的前提就是建立出合理的非一致地震激励模型。
地震作用下桥梁结构的可靠性分析结合了子集模拟的方法，并利用了响应面方法建立出结构的极限状态方程，从而计算出桥梁结构的失效概率。子集模拟方法不仅保证了精度，还使可靠度计算效率得到很大的的提高，尤其对于小失效概率区域，这种特性更为明显。所以子模拟方法有效地解决了实际工程中桥梁结构可靠性分析问题。除此之外，经过研究发现，对桥梁结构可靠度影响较大的主要因素就是桥墩高度，并且结构的失效概率与桥墩高度成正相关，与可靠度指标为负线性关系。
四、结语
关于地震作用下桥梁结构的可靠性分析，本位的研究内容提供了一定的信息，但是想要完全弄明白地震因素对桥梁结构可靠性问题带来的影响，还必须进一步深入研究很多问题：
(1)尽管目前有很多的速度脉冲记录存在，但是地震的特性十分复杂，还需要在今后收集不同场地的不同震级的更多实际地震记录，为桥梁结构地震动输入的确定提供借鉴和指导。
(2)桥梁结构通常在一般的地震影响下进入超弹性阶段，而在罕遇的地震影响下进入弹塑性阶段。因此，当研究分析桥梁结构的地震响应分析时，有必要先判定桥梁是否进入塑性阶段，然后才对结构整体进行弹塑性分析。
(3)目前工程中大量应用到不同类型的隔震垫，因此当模拟其滞回曲线时，要将隔震垫的作用考虑进去并用不同的方式来建模，从而才能得到比较精确的解。
(4)另外可以看出，虽然关于多点输入模型的问题已经有不少的相关研究，但如何真正有效的模拟地震波传播中时间和空间的综合变化，从而建立更有效的模型已经成为研究重点。
参考文献：
[1]欧进萍，刘会仪.基于随机地震动模型的结构随机地震反应谱及其应用地震工程与工程振动.1994,14(1): 14-23.
[2]中华人民共和国国家标准.《建筑结构设计统一 标准》(GBJ 68-84).北京:中国建筑工业出版社，1984.
[3]柳春光.大型结构地震反应及可靠度模型的适用性研究.上海:同济大学 2003.
[4]Nageswararao,Bhairavavajjula.Stochastic meshless methods for deformation and fracturein materials and Structures.Ph.D.The University for of Iowa.2002.
作者简介：阮姣(1996-)，女，汉族，重庆云阳人，重庆交通大学硕士研究生，研究方向：桥梁与隧道工程