铁路连续刚构桥近断层地震响应分析研究

发布时间：2020-02-29 07:16

【摘要】：研究目的:近断层地震动的加速度峰值(PGA)、速度脉冲等特征与远场地震有较大差异,对桥梁结构的破坏力更大。因此,为获得铁路连续刚构桥在近断层地震作用下的响应特点与破坏形式,以指导川藏铁路等近断层铁路桥梁的设计,本文以川藏铁路采用的典型连续刚构桥为对象,利用FRAME(3D)软件建立全桥有限元分析模型,开展铁路连续刚构桥近断层地震响应分析与破坏形式研究。研究结论:(1)有能量脉冲的、长周期成分丰富的近断层地震动对桥梁结构的破坏较远场地震更严重;(2)桥墩损伤程度与PGV/PGA的关系明显,其比值越大,破坏越严重,可将PGV/PGA作为判断地震动是否对结构产生严重破坏的重要指标;近断层地震动中,PGV/PGA0.2 s出现的比例高,桥墩损伤严重;(3)连续刚构桥在地震作用下的损伤主要集中在墩底、墩顶或系梁部位;(4)近断层桥梁结构抗震中,既要考虑断层地震脉冲式大功率输入的因素,又要考虑高强低周疲劳效应的累积损伤;(5)本研究成果可为近断层铁路连续刚构桥的设计建造与抗震设防提供技术支撑。
【图文】：

限元软件进行地震响应的非线性分析。桥梁的非线性通过纤维单元模型来模拟。在纤维单元中，每个构件沿其纵向被分割成若干个单元，而每个单元的特性由横断面来代表，其横断面又被进行网络分割形成若干纤维束，各纤维束可以选择不同的应力应变关系。在计算时，根据相应纤维材料的单轴应力－应变关系建立各自的柔度方程，再通过一定算法转化为通用的有限元方程来计算整个构件截面的力和变形的非线性关系。根据桥墩钢筋混凝土构件的受力特点，将保护层混凝土、核心混凝土和钢筋分别赋予不同的非线性应力－应变关系，，如图1所示。图1桥墩钢筋混凝土纤维单元示意图纤维单元中混凝土分别采用星隈(Hoshikuma)无约束与约束混凝土模型，滞回关系采用Sakai/Kawashima模型;钢筋采用三折线模型，滞回关系选用修正MP(S－K)模型，并根据规范确定相应材料参数。材料滞回曲线如图2所示。第6期曾永平陈克坚李光川等:铁路连续刚构桥近断层地震响应分析研究51

图2材料滞回曲线根据上述纤维模型，将桥墩截面详细划分，示意如图3所示，图中实心圆点代表墩柱竖向钢筋，钢筋至截面表面为保护层混凝土，不考虑箍筋约束作用，钢筋层内部为核心混凝土，需考虑箍筋的约束作用。图3桥墩纤维截面2．3有限元分析模型根据桥梁构造与材料模型建立全桥的空间非线性地震响应分析模型，如图4所示。其中箱形主梁采用空间弹性梁单元模拟，桥墩混凝土和钢筋均采用纤维单元模拟。图4全桥有限元模型为避免难以修复的基础在地震中破坏，通常将基础的强度设计的足够大。因此，为便于比较，本研究假定桩基不发生破坏，将墩底约束处理为固结。支座为普通钢支座，纵桥向自由运动，并考虑梁端与桥台的碰撞效应［4］，横桥向用双折线模拟，平面内自由转动，其余转动约束用线性弹簧模拟［5］。2．4地震波选取为获得铁路连续刚构桥在近断层地震作用下的响应，并方便与远场地震响应进行对比，本次研究将按照以下四点原则选用地震波［3，6－8］:一是，有速度脉冲，且兼顾单向和双向脉冲。二是，PGV/PGA覆盖范围较大。三是，选择同一次地震中记录的地震波进行对比分析，可以避免由不同发震机理、地表破裂形式、破裂速度等因素造成的影响。四是，断层距在0～20km内离散分布，但同时也选用一定的远场地震波进行比较分析。根据上述原则选择了10条来自1999年9月21日台湾集集地震的加速度记录，相关参数如表1所示。10条地震记录中，有8条地震记录断层距小于20km，且断层距分布较均匀。表1选择的地震波记录参数序号台站名断层距/kmPGA/gPGV/(cm/s)PGV/PGA/s1TCU0680．30．452185．50．4192TCU1021．50．18856．10．3043TCU1012．10．16955．00．3324TCU1036．10．13164．40．5025

【参考文献】

相关期刊论文 前5条

1 胡连军;杨吉忠;;高墩铁路桥梁减震技术进展研究[J];铁道工程学报;2016年06期

2 李亚楠;王国新;;地震总输入能量谱峰值估计[J];哈尔滨工程大学学报;2014年07期

3 卢皓;李建中;;强震作用下高墩桥梁抗震性能特点分析[J];地震工程学报;2013年04期

4 陈令坤;张楠;蒋丽忠;陈格威;;高速铁路桥梁方向脉冲型近断层地震反应分析[J];铁道工程学报;2013年09期

5 周国良;崔成臣;刘必灯;李小军;;汶川8.0级地震中几座近断层桥梁失效模式的初步探讨[J];震灾防御技术;2008年04期

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 齐朝勇;;基于SWOT模式分析我国高校体育产业的发展[J];经济研究导刊;2017年24期

2 单舜;;关于体育产业与教育经济效益审计理论的联动发展探究[J];中国乡镇企业会计;2017年07期

3 齐朝勇;;我国高校体育产业发展现状及其特征研究[J];经济研究导刊;2017年19期

4 袁明珠;黄元木;薛合宏;;我国高校体育产业发展现状及策略研究[J];太原城市职业技术学院学报;2017年06期

5 方小强;;高校体育教育对体育产业发展的影响[J];当代体育科技;2017年13期

6 闫傲;马凌波;;奥运争光与全民健身背景下上海市学校健美操和啦啦操发展对策研究[J];体育科技文献通报;2017年05期

7 付鹏;;体育消费与体育产业投入[J];现代经济信息;2017年05期

8 林春月;;探讨高校体育教育对体育产业发展的影响——以海南省为例[J];文体用品与科技;2017年02期

9 马运超;纪仲秋;孙晋海;;基于开放式创新的我国体育科研协同创新体系及运行机制研究[J];北京体育大学学报;2016年11期

10 陈晓丹;;互联网给体育产业运营模式带来的机遇与挑战[J];南京体育学院学报(社会科学版);2016年03期

【二级参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 张结见;;对新时期我国高校体育产业发展中若干理论问题的探讨[J];当代体育科技;2013年05期

2 张瑞林;;体育产业管理协同创新[J];北京体育大学学报;2012年10期

3 徐杏玲;;新时期高校体育产业发展研究[J];体育科技文献通报;2010年02期

4 吴兆红;;高校体育产业的市场定位及发展策略[J];河北体育学院学报;2009年03期

5 薛秀芳;俞建雄;;高校体育产业发展的探析[J];闽西职业技术学院学报;2009年01期

6 孙娟;;我国体育产业注意力研究[J];体育文化导刊;2008年07期

7 刘清早;王荣朴;孙胜男;;体育事业与体育产业的相关关系辨析[J];中国体育科技;2008年03期

8 朱汉义;;高校体育产业发展现状与发展策略探悉[J];南京体育学院学报(社会科学版);2008年02期

9 娄德玉;商勇;;我国高校体育产业化现状分析与发展对策研究[J];山东体育学院学报;2006年03期

10 李志宏;我国高校体育产业的发展现状及对策研究[J];商业研究;2005年11期

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 赵玉泉;田伟雄;;Y型墩连续刚构桥的设计[J];城市道桥与防洪;2009年06期

2 汤伟泉;;论连续刚构桥的施工质量控制[J];广东科技;2011年20期

3 郭帅;苏毅;;大跨度预应力混凝土连续刚构桥设计探讨[J];技术与市场;2012年04期

4 邹昌魏;Y型连续刚构桥设计简介[J];铁道标准设计;1997年01期

5 胡文学,钟永,林增海;连续刚构桥应用中存在问题的探讨[J];广西交通科技;2000年S1期

6 张晟斌;浅析装配式连续刚构桥[J];武汉城市建设学院学报;2000年04期

7 赵宁;有限元理论在连续刚构桥结构分析中的应用[J];黑龙江交通科技;2003年05期

8 林颖,凌怀强,陈炜;连续刚构桥梁主墩设计浅析[J];公路;2004年02期

9 陈福寿;矮墩连续刚构桥的实现[J];公路;2004年06期

10 郑勇,胡大琳,沈永林;轻质高强混凝土在连续刚构桥中的应用分析[J];公路;2005年07期

相关会议论文 前10条

1 赵树森;朱爱生;;连续刚构桥构造形式浅谈[A];第15届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2006年

2 宁建根;黄海元;;连续刚构桥抗风分析与研究[A];全国城市公路学会第二十一次学术年会论文集[C];2012年

3 陈兴冲;王常峰;夏修身;庄立普;;非对称大跨连续刚构桥线形控制技术研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2010年

4 张春宁;;多跨连续刚构桥的结构设计与预应力配束[A];第六届后张预应力学术交流会论文集[C];2000年

5 孔海霞;张喜刚;袁洪;徐麟;李正;高衡;;苏通大桥副桥连续刚构桥设计[A];中国公路学会桥梁和结构工程分会2004年全国桥梁学术会议论文集[C];2004年

6 胡若邻;吕运冰;黄培彦;;连续刚构桥0号块的应力分布特征[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

7 黄盛楠;刘英奎;陆新征;叶列平;;大型连续刚构桥梁模型试验及损伤评估[A];第十七届全国桥梁学术会议论文集（下册）[C];2006年

8 周文骏;吴万忠;;连续刚构桥施工期腹板斜向开裂影响因素研究[A];第十九届全国桥梁学术会议论文集（下册）[C];2010年

9 杨岳民;刘士林;;弯—直连续刚构桥施工模拟分析与比较[A];第十一届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2001年

10 项贻强;胡峰强;朱卫国;;三跨预应力混凝土V墩连续刚构桥结构动力分析和试验研究[A];中国公路学会桥梁和结构工程学会2002年全国桥梁学术会议论文集[C];2002年

相关重要报纸文章 前3条

1 记者刘德联 通讯员张玉金 贺佃峰;广深港客专最大跨连续刚构桥合龙[N];中国铁道建筑报;2009年

2 通讯员张绍清 记者蔡崇金;我国单线铁路跨度最大的连续刚构桥桩基完成[N];中国铁道建筑报;2010年

3 本报记者 张仕琴 张俊 冯艳 蒙水;水盘高速:世界第一跨度大桥即将问世[N];经济信息时报;2010年

相关博士学位论文 前8条

1 黄志堂;叠合柱高墩大跨连续刚构桥概率地震易损性及风险分析[D];西南交通大学;2015年

2 张利华;高强轻集料混凝土连续刚构桥结构特性研究[D];武汉理工大学;2007年

3 文曙东;连续刚构桥墩壁弹塑性联结梁减震方法研究[D];西南交通大学;2009年

4 牛宏;大跨度连续刚构桥建设期风险分析研究[D];长安大学;2009年

5 文武松;大跨度PC连续刚构桥挠曲开裂因素研究[D];西南交通大学;2009年

6 周淑芬;钢管混凝土桥墩在长联矮墩连续刚构桥中的应用与研究[D];长安大学;2012年

7 周勇军;高墩大跨曲线连续刚构桥梁地震响应的设计参数研究[D];长安大学;2006年

8 叶征伟;山区高墩大跨连续刚构桥风环境及风荷载研究[D];浙江大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘遮;连续刚构桥梁的动力优化研究[D];昆明理工大学;2015年

2 陆尧;基于遗传算法的连续刚构桥主梁设计参数优化研究[D];昆明理工大学;2015年

3 唐旭;基于灰色理论的PC连续刚构桥线形控制研究[D];河北工程大学;2015年

4 韦俊旭;公路大跨度预应力混凝土连续刚构桥长期变形的预测[D];西南交通大学;2015年

5 伍波;大跨铁路连续刚构桥等效风荷载研究[D];西南交通大学;2014年

6 刘欣;高墩多跨连续刚构桥高墩刚度匹配问题研究[D];长安大学;2015年

7 杨虎城;预应力混凝土连续刚构桥裂缝分析及加固研究[D];长安大学;2015年

8 武鑫哲;连续刚构桥合龙顶推施工桥墩应力及结构稳定性分析[D];长安大学;2015年

9 蔡玉鹏;非对称施工连续刚构桥合龙优化研究[D];长安大学;2015年

10 房明;空腹式连续刚构桥适应性与角隅节点模型试验研究[D];山东大学;2015年

本文编号：2583693