一、选题背景与研究意义

（一）选题背景

随着经济的快速发展，交通基础设施建设的需求不断增长，桥梁作为交通网络的关键节点，其数量和规模也在不断扩大。在一些高烈度地震区，为了跨越江河、山谷等地形障碍，需要建设大量的桥梁。其中，钢 - UHPC（超高性能混凝土）组合梁桥以其轻质高强、施工速度快、耐久性好等优点，在桥梁工程中得到了越来越广泛的应用。

然而，高烈度区往往伴随着较高的地震活动，特别是近断层地震。近断层地震具有独特的地震动特性，如脉冲效应、高能量集中等，这些特性使得桥梁结构在近断层地震作用下的响应比普通地震更为复杂和剧烈。而且极罕遇地震的发生概率极低，但一旦发生，将会对桥梁结构造成毁灭性的破坏，严重影响交通的正常运行，甚至威胁到人民生命财产的安全。因此，如何确保高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的安全性和可靠性，成为目前桥梁工程领域亟待解决的重要问题。

（二）研究意义

本课题的研究具有重要的理论和工程实际意义。在理论方面，开展高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能化设计研究，可以深入揭示钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的力学性能和破坏机理，丰富和完善桥梁抗震理论体系。在工程实际方面，通过本课题的研究，可以为高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的设计提供科学合理的方法和技术依据，提高桥梁结构在近断层极罕遇地震作用下的抗灾能力，确保桥梁在地震发生后能够尽快恢复使用功能，减少地震灾害造成的经济损失。

二、国内外研究现状

（一）钢 - UHPC 组合梁桥研究现状

国外在钢 - UHPC 组合梁桥的应用和研究方面起步较早，随着 UHPC 材料的不断发展和成熟，钢 - UHPC 组合梁桥在欧美等发达国家得到了广泛的应用。研究主要集中在钢 - UHPC 组合梁的受力性能、连接方式、疲劳性能等方面。然而，对于钢 - UHPC 组合梁桥在地震作用下的性能研究相对较少，尤其是在近断层极罕遇地震作用下的性能研究更显不足。

国内对钢 - UHPC 组合梁桥的研究和应用也在逐渐增多，一些学者开展了钢 - UHPC 组合梁的试验研究和理论分析，取得了一定的研究成果。但总体而言，我国在钢 - UHPC 组合梁桥抗震设计方面的研究还处于起步阶段，对于高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的性能化设计研究还相对滞后。

（二）桥梁近断层地震响应研究现状

近年来，国内外学者对桥梁近断层地震响应开展了大量的研究工作。通过数值模拟、振动台试验等方法，深入研究了近断层地震动特性对桥梁结构响应的影响，提出了一些考虑近断层地震作用的桥梁抗震设计方法。然而，这些研究大多集中在普通桥梁结构上，对于钢 - UHPC 组合梁桥在近断层地震作用下的响应研究还不够深入。

（三）桥梁性能化抗震设计研究现状

性能化抗震设计理念是近年来桥梁抗震设计领域的研究热点。国内外学者在桥梁性能化抗震设计理论、方法和技术等方面开展了广泛的研究，提出了一系列基于性能的桥梁抗震设计方法和准则。但目前这些方法和准则大多是针对普通地震作用下的桥梁设计，对于高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的性能化设计还缺乏系统的研究。

三、研究目标与研究内容

（一）研究目标

本课题的研究目标是建立高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能化设计方法，提高钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的抗震性能和安全性，为高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的设计和建设提供科学依据。具体包括以下几个方面：

1. 揭示钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的力学性能和破坏机理。

2. 建立适合高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的近断层地震动输入模型。

3. 提出高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能指标和评估方法。

4. 构建高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能化设计方法。

（二）研究内容

为了实现上述研究目标，本课题将开展以下几个方面的研究工作：

1. 钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的力学性能研究 通过数值模拟和理论分析相结合的方法，研究钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的内力分布、变形特点和破坏模式，揭示其力学性能和破坏机理。

2. 近断层地震动输入模型研究 收集和整理国内外近断层地震动记录，分析近断层地震动的特性和规律，结合高烈度区的地质条件和地震环境，建立适合高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的近断层地震动输入模型。

3. 钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能指标和评估方法研究 根据钢 - UHPC 组合梁桥的结构特点和使用功能，确定其在近断层极罕遇地震作用下的性能目标和性能水准，提出相应的性能指标和评估方法。

4. 高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能化设计方法研究 结合上述研究成果，构建高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能化设计流程和方法，包括结构选型、参数优化、抗震构造措施等方面。

四、研究方法与技术路线

（一）研究方法

1. 文献研究法：广泛查阅国内外相关文献资料，了解钢 - UHPC 组合梁桥、桥梁近断层地震响应和桥梁性能化抗震设计等领域的研究现状和发展趋势，为课题研究提供理论基础和参考依据。

2. 数值模拟法：利用有限元软件建立钢 - UHPC 组合梁桥的数值模型，模拟其在近断层极罕遇地震作用下的力学响应，分析其力学性能和破坏机理。

3. 理论分析法：通过理论推导和分析，建立近断层地震动输入模型，提出钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能指标和评估方法，构建性能化设计方法。

（二）技术路线

本课题的技术路线如下：

1. 开展文献调研，收集相关资料，了解国内外研究现状和发展趋势。

2. 建立钢 - UHPC 组合梁桥的有限元模型，进行近断层极罕遇地震作用下的数值模拟分析，研究其力学性能和破坏机理。

3. 收集和整理近断层地震动记录，分析其特性和规律，建立适合高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的近断层地震动输入模型。

4. 根据钢 - UHPC 组合梁桥的结构特点和使用功能，确定其近断层地震极罕遇性能目标和性能水准，提出相应的性能指标和评估方法。

5. 综合上述研究成果，构建高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能化设计方法。

6. 对研究成果进行总结和完善，撰写研究报告和学术论文。

五、研究计划与预期成果

（一）研究计划

本课题研究计划分为以下几个阶段：

1. 第一阶段：文献调研与资料收集 

广泛查阅国内外相关文献资料，收集钢 - UHPC 组合梁桥、桥梁近断层地震响应和桥梁性能化抗震设计等方面的资料，了解研究现状和发展趋势。

2. 第二阶段：数值模拟与力学性能研究 

建立钢 - UHPC 组合梁桥的有限元模型，进行近断层极罕遇地震作用下的数值模拟分析，研究其力学性能和破坏机理。

3. 第三阶段：近断层地震动输入模型研究 

收集和整理近断层地震动记录，分析其特性和规律，建立适合高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的近断层地震动输入模型。

4. 第四阶段：性能指标与评估方法研究 

根据钢 - UHPC 组合梁桥的结构特点和使用功能，确定其近断层地震极罕遇性能目标和性能水准，提出相应的性能指标和评估方法。

5. 第五阶段：性能化设计方法研究 

综合上述研究成果，构建高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能化设计方法。

6. 第六阶段：总结与成果撰写 

对研究成果进行总结和完善，撰写研究报告和学术论文。

（二）预期成果

通过本课题的研究，预期取得以下成果：

1. 发表学术论文若干篇，其中包括核心期刊论文和 SCI 论文。

2. 完成课题研究报告，详细阐述高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能化设计方法。

3. 为高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的设计和建设提供科学依据和技术支持。

六、研究的创新性与难点

（一）创新性

本课题的创新之处主要体现在以下几个方面：

1. 将钢 - UHPC 组合梁桥与近断层极罕遇地震作用相结合，开展性能化设计研究，拓展了桥梁抗震设计的研究领域。

2. 建立适合高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的近断层地震动输入模型，更加准确地模拟钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的响应。

3. 提出高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能指标和评估方法，完善了桥梁抗震性能评估体系。

4. 构建高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能化设计方法，为高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的设计提供了新的思路和方法。

（二）难点

本课题的研究难点主要体现在以下几个方面：

1. 近断层地震动特性复杂，如何准确地建立适合高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的近断层地震动输入模型是本课题的难点之一。

2. 钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的力学性能和破坏机理复杂，需要综合考虑多种因素的影响，如何准确地揭示其力学性能和破坏机理是本课题的难点之一。

3. 如何合理地确定高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的近断层地震极罕遇性能目标和性能水准，提出科学合理的性能指标和评估方法，是本课题的难点之一。

七、结论

本课题围绕高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥近断层地震极罕遇性能化设计开展研究，具有重要的理论和工程实际意义。通过深入研究钢 - UHPC 组合梁桥在近断层极罕遇地震作用下的力学性能和破坏机理，建立近断层地震动输入模型，提出性能指标和评估方法，构建性能化设计方法，有望为高烈度区钢 - UHPC 组合梁桥的设计和建设提供科学依据和技术支持，提高桥梁结构在近断层极罕遇地震作用下的抗震性能和安全性。虽然本课题面临一些难点，但通过合理的研究方法和技术路线，有望取得创新性的研究成果。