地震作用对有砟轨道桥上无缝道岔受力与变形的影响分析

发布时间：2017-10-14 06:28

  本文关键词：地震作用对有砟轨道桥上无缝道岔受力与变形的影响分析

  更多相关文章： 有砟轨道 桥上无缝道岔 地震作用 轨道约束 道岔状态评估

【摘要】：我国多次出现地震作用下桥梁结构未发生明显破坏而其上轨道结构发生扭曲、失稳破坏等现象。桥上无缝道岔是在高速铁路、艰险山区铁路上铺设跨区间无缝线路不可避免的技术难题,考虑桥上无缝道岔同时跨越震区时,道岔结构自身处于双层薄弱环节中。开展地震作用下桥上无缝道岔的纵向受力与变形响应研究,有助于深入认识地震荷载经桥梁结构向无缝道岔传递的过程,分析和评估无缝道岔震时、震后的劣变状态,找出无缝道岔在地震作用下的敏感参数和薄弱环节,为桥上无缝道岔抗震设计提供理论指导意见,因此对于地震作用下桥上无缝道岔的纵向受力与变形响应研究具有重要意义。本文在总结了国内外研究现状的基础上,对铁路连续梁桥上无缝道岔的地震响应做了相关分析,具体研究内容如下：(1)根据地震作用下有砟轨道桥上无缝道岔梁轨相互作用原理,建立了地震作用下岔-桥-墩动力非线性有限元模型,模型可以考虑岔区纵向阻力、道岔联结件的非线性以及桥墩延性等特点。并以铁路三跨简支梁为例,验证了该模型的准确性。(2)以有砟轨道桥上无缝道岔为例,分析了无钢轨约束、无缝线路约束、无缝道岔约束三种工况对桥梁结构动力特性的影响,给出桥梁结构前15阶自振频率及振型信息,计算结果表明考虑无缝线路和无缝道岔约束作用下较大提高了桥梁结构的低阶振型频率。随着纵向阻力的增大,轨道约束作用增强,桥梁自振频率也随之增大,对低阶自振频率影响尤为明显,建议在高速铁路桥梁抗震分析中考虑上部轨道结构的影响。(3)利用建立的岔-桥-墩动力非线性有限元模型,采用非线性时程积分法,分析了地震波频谱特性、地震动加速度峰值、岔区阻力、连续梁跨度、桥墩刚度、不同号码道岔、梁体温差等因素下的有砟轨道桥上无缝道岔地震作用响应规律。(4)在总结了各因素对有砟轨道桥上无缝道岔地震响应规律影响的基础上,提出在不同抗震设防烈度下对于有砟轨道桥上无缝道岔钢轨强度、线路稳定性以及道岔联结件、关键位置相对位移的设计检算建议,为震区的铁路设计和维护提供一定的指导。
【关键词】：有砟轨道 桥上无缝道岔 地震作用 轨道约束 道岔状态评估
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U213.9
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11-13
• 1.2 各国桥上无缝道岔研究现状13-15
• 1.2.1 国外桥上无缝道岔研究现状13-14
• 1.2.2 国内桥上无缝道岔研究现状14-15
• 1.3 地震作用下桥上无缝线路研究现状15-17
• 1.4 本文主要研究工作17-19
• 第2章 地震作用下有砟轨道桥上无缝道岔计算理论19-34
• 2.1 地震作用下有砟轨道桥上无缝道岔梁轨相互作用原理19-20
• 2.2 基本计算假定20
• 2.3 无缝道岔纵向阻力参数20-24
• 2.3.1 岔区纵向阻力参数21-23
• 2.3.2 岔区阻力恢复力模型23-24
• 2.4 岔-桥-墩动力非线性有限元计算模型24-27
• 2.4.1 研究对象24
• 2.4.2 钢轨计算参数24-25
• 2.4.3 岔枕计算参数25
• 2.4.4 梁体计算参数25-26
• 2.4.5 支座计算参数26-27
• 2.5 钢筋混凝土桥墩延性抗震的数值模拟27-32
• 2.5.1 钢筋混凝土材料的本构模型27-29
• 2.5.2 桥墩塑性铰力学骨架模型29-31
• 2.5.3 钢筋混凝土桥墩塑性铰恢复力模型31-32
• 2.6 单元选择32
• 2.7 求解方法32
• 2.8 小结32-34
• 第3章 道岔约束对桥梁地震动力特性响应的影响34-40
• 3.1 钢轨约束作用对连续梁桥动力特性影响34-38
• 3.2 纵向阻力系数对连续梁桥动力特性影响38-39
• 3.3 小结39-40
• 第4章 地震作用下有砟轨道桥上无缝道岔响应分析40-75
• 4.1 结构动力平衡方程建立及求解40-41
• 4.2 地震动输入的确定41-43
• 4.3 模型验证43-45
• 4.3.1 路基计算长度确定43-44
• 4.3.2 模型验证44-45
• 4.4 基本模型计算结果45-54
• 4.4.1 钢轨纵向力响应45-47
• 4.4.2 梁轨相对位移响应47-49
• 4.4.3 线路纵向阻力响应49-50
• 4.4.4 墩台受力与变形响应50-52
• 4.4.5 道岔关键部件受力与变形响应52-54
• 4.5 桥上无缝道岔地震响应影响因素研究54-72
• 4.5.1 地震加速度峰值影响54-58
• 4.5.2 岔区阻力影响58-59
• 4.5.3 连续梁跨度影响59-60
• 4.5.4 桥墩刚度影响60-62
• 4.5.5 不同号码道岔影响62-64
• 4.5.6 梁体温差影响64-72
• 4.6 地震作用下桥上无缝道岔设计检算建议72-73
• 4.7 小结73-75
• 第5章 结论与展望75-78
• 5.1 结论及建议75-76
• 5.2 有待进一步解决的问题76-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-84
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文84

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本文编号：1029514