在近断层地震作用下，桥梁结构响应呈现出显著的不确定性特征。本文从“震源—场址—结构”一体化分析框架出发，提出了通过震级表征不同超越概率水平下的地震作用，模拟不同震级的地震动场，进而分析结构在不同超越概率地震作用下响应的变化特征。

图1展示了本文提出的基于震级的增量动力分析（MIDA）方法的整体流程。不同于传统IDA方法依赖历史地震记录的选取与调幅，MIDA直接基于震级构建地震场景，通过考虑物理发生过程模拟地震动，并输入到结构模型中进行非线性分析。这样可以避免人为选波带来的偏差，使分析结果更加稳定、可靠。

图2为研究对象——近断层斜拉桥的结构示意，包括桥梁总体布置及桥塔关键截面形式。

图3展示了桥梁与断层破裂带之间的空间关系。桥梁位于断层投影面以外，且R_jb约为2km，选取0km<R_jb<2km区域范围内的地震动作为桥梁结构MIDA分析的输入。

图4给出了采用传统IDA方法选取的22条地震动记录的归一化反应谱，用于说明不同记录之间的频谱差异。可以看到，各条地震动在不同周期范围内仍存在明显离散性，但是这种离散性只能代表研究人员选波的主观不确定性，不能代表实际地震动的不确定性，传统基于记录选取的方法可能引入额外的不确定性。

图5展示了区域内三向地震动峰值加速度（PGA）的空间分布特征。结果表明，PGA在空间上具有明显的不均匀性，这一模拟结果为后续MIDA分析提供数据基础。

如图6所示，在相同PGA水平下，MIDA结果整体上低于IDA结果。在MIDA中，结构首次进入非线性阶段时对应的PGA为0.7g，此时响应已超过中等损伤阈值。因此，可认为结构进入轻微损伤和中等损伤阶段所对应的PGA均为0.7g，而进入严重损伤阶段所对应的PGA为0.9g；与此同时，结构未出现完全损伤。对于IDA，结构首次达到轻微损伤、中等损伤、严重损伤和完全损伤阶段时，对应的PGA分别为0.5g、0.5g、0.6g和0.8g。就结果的拐点而言，即结构进入非线性阶段时对应的PGA幅值，MIDA和IDA分别出现在约0.7g和0.5g。这种差异主要源于IDA固有的两个局限性：（a）地震动选取过程中的主观性；（b）幅值调节所引入的失真。例如，近断层脉冲型地震动通常出现在中强震及以上地震事件中，但在IDA分析中常被不恰当地缩小至较低强度水平，进而导致结构产生不现实的严重响应，并过早进入非线性阶段。考虑到研究人员往往倾向于在IDA分析中尽可能纳入多样化的地震动记录，因此此类情况较为普遍。

IDA本身倾向于组合大量不同类型的地震动，包括来自不同地震事件及不同距离条件下的记录，这一内在特征直接导致其结果表现出更大的离散性。正如图6所示，当输入PGA低于0.5g时，MIDA与IDA的响应离散性均相对较小，其中IDA仅表现出略高的离散程度。由于在这一范围内结构基本处于弹性工作阶段，因此这种差异对抗震性能评估的影响较为有限。然而，当输入PGA超过0.5g，结构进入非线性阶段后，IDA的响应离散性显著增大，并明显高于MIDA。造成这种分化的主要原因在于IDA中地震动输入本身存在不一致性。对于不同地震动记录，结构损伤可能出现在不同的PGA水平下，这并非源于其内在随机性，而是由于主观选波与调幅过程所引入的不一致性。具体而言，IDA分析中所包含的地震动类型范围较广，这会导致结构需求产生较大的离散性，而这种离散性与所研究的实际地震危险场景并无直接对应关系。因此，IDA对结构何时以及如何进入非线性阶段给出了更加分散的结果。

图7给出了塔底截面曲率延性比第50%、16%和84%分位曲线，以及不同水准地震动场作用下对应的箱型图。如图7所示，在多遇地震、基本地震和罕遇地震作用下，无论是MIDA还是IDA，塔底截面曲率延性比84%分位值均小于1，表明结构处于弹性阶段。对于极罕遇地震，MIDA计算的曲率延性比84%分位值仍小于2，说明结构未进入大范围严重损伤状态；而IDA中对应值已超过2，表明结构已进入严重损伤阶段。上述结果表明，基于历史地震动记录的IDA方法在结构抗震性能评估中往往更保守。

在多遇地震等低地震危险性水准下，MIDA的离散性大于IDA。其主要原因在于，低震级地震对应的断层破裂范围相对较小，由此形成的高强度区域在空间上的分布较为有限。因此，从近断层区域抽取的地震动在幅值上往往表现出更为显著的差异，进而导致结构响应离散性增大。不过，这种差异反映的是地震动空间分布的天然非均匀性，不应被视为人为引入的离散性。相比之下，IDA在低强度水平下表现得更为稳定，这主要是因为其输入地震动记录的选取考虑了场地反应谱及结构自振频率，从而在一定程度上掩盖了地震动特征本身所具有的内在离散性。

随着地震强度的增加，MIDA的离散性显著减小，并在较高地震危险性水准下逐渐趋于稳定。与此同时，IDA的离散性则明显增大，尤其是在结构进入非线性阶段后更为突出。在极罕遇地震情景下，IDA的变异系数（COV）达到95.3%，几乎是MIDA（51.5%）的两倍。这种快速增大主要源于IDA中地震动选取的主观性以及非物理性的幅值调节方式，这些因素引入了与实际地震危险性并不相关的人为离散性。相比之下，MIDA在各个强度水准下均能够保持输入地震动的物理一致性，因此为极端地震动情景下结构抗震性能评估提供了更为真实且稳健的基础。