强震作用下高铁简支桥梁的地震碰撞反应研究

发布时间：2017-10-18 08:48

  本文关键词：强震作用下高铁简支桥梁的地震碰撞反应研究

  更多相关文章： 高速铁路桥梁 地震反应 碰撞反应 桩土效应 动水压力 粘滞阻尼器

【摘要】：地震灾害猛于虎,人类在历次大地震中所付出的代价均是惨重的。作为经济社会飞速发展的产物,高速铁路桥梁俨然已成为城市轨道交通运输的生命线工程,在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色,因此高速铁路桥梁的抗震防灾工作亦显得尤为重要。当强烈地震来临时,桥梁结构在纵、横两个方向极易发生较大的位移,达到一定条件时,则会引发碰撞效应,最终造成桥梁上部结构的损伤、支座失效、伸缩缝的破坏以及落梁等。本文以高速铁路实际项目为背景,针对强烈地震时高速铁路桥梁的碰撞反应进行相关研究,所做的主要工作如下:(1)在收集大量资料文献的基础上,总结了桥梁在地震来临时的常见由于发生碰撞反应产生的灾害现象,综述了国内外关于桥梁碰撞问题的研究现状。(2)介绍了桥梁碰撞问题的相关研究理论以及计算方法,总结了几种比较常用的碰撞模型,阐述了碰撞模型在SAP2000中的模拟方法。建立了三跨高速铁路简支梁桥模型,分别介绍了支座、碰撞单元在SAP2000中的模拟以及结构阻尼的确定;根据我国规范的要求选取了三条典型场地天然波和一条人工波作为本文碰撞分析的地震波,对结构展开模态分析;分别建立考虑以及不考虑碰撞这两种计算模型,沿顺桥向输入地震波,将两种模型下碰撞效应对桥梁结构的地震响应影响进行对比分析。结果表明桥梁结构地震响应受碰撞反应的影响很大,碰撞效应是桥梁结构动力响应分析中不可忽略的一个因素。(3)针对深厚软土地区,建立了桩土相互作用计算模型,研究了桩土相互作用对高速铁路简支梁桥地震碰撞反应的影响,结果表明梁端的碰撞反应受桩土相互作用的影响十分明显。对深水地区,桥梁结构的地震碰撞反应受动水压力的影响十分显著,考虑动水压力以后,桥梁结构的墩顶位移、墩底反力、邻梁的相对位移、碰撞力均有不同程度的增大,碰撞次数也增加。(4)分别就伸缩缝邻梁间距、碰撞单元刚度、相邻桥跨周期比这三个方面对碰撞反应的影响展开分析。结果表明伸缩缝间距的大小对梁端碰撞力的影响很大,在一定范围内,随着间距的增大,碰撞力会加大,超过一定间距值以后,不再发生碰撞;梁端碰撞反应受碰撞单元刚度的影响很大,碰撞力随着碰撞单元刚度的增大而增大,碰撞次数随着碰撞单元刚度的增大而变少;桥梁结构地震碰撞反应受墩高比及邻梁的刚度比影响较大,当墩高比为0.6时,各伸缩缝梁端碰撞力峰值最大,碰撞次数也最多,随着墩高比的增大,梁端碰撞力峰值变小,当墩高比为1.0时,邻跨周期比一致,梁端发生碰撞的次数最少,邻梁刚度比差异大的碰撞反应更明显。(5)探讨了高速铁路桥梁的防碰撞措施,主要是通过在伸缩缝处添加粘滞阻尼器来实现,研究了粘滞阻尼器的参数对碰撞反应的影响。
【关键词】：高速铁路桥梁 地震反应 碰撞反应 桩土效应 动水压力 粘滞阻尼器
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 选题的背景及意义13-17
• 1.2.1 我国高速铁路发展概况13-14
• 1.2.2 高速铁路桥梁的特点14
• 1.2.3 铁路桥梁常见震害14-15
• 1.2.4 选题意义15-17
• 1.3 桥梁结构碰撞效应的影响因素17-18
• 1.3.1 邻梁之间的间距17
• 1.3.2 相邻桥跨的动力特性差异17
• 1.3.3 地震波的空间效应不同17
• 1.3.4 土与结构的相互作用17-18
• 1.4 高速铁路桥梁地震碰撞反应的研究现状18-21
• 1.4.1 国外关于碰撞问题的研究现状18-19
• 1.4.2 国内关于碰撞问题的研究现状19-21
• 1.5 现有研究尚存在的问题21
• 1.6 本文主要的研究内容21-22
• 第二章 桥梁地震碰撞反应的基本理论及碰撞有限元模型22-42
• 2.1 桥梁动力学基本理论22-25
• 2.1.1 桥梁结构地震振动方程22-23
• 2.1.2 桥梁结构动力特性23-25
• 2.2 碰撞反应分析方法25-30
• 2.2.1 恢复系数法25
• 2.2.2 接触单元法25-30
• 2.3 高铁简支梁桥碰撞模型的建立30-34
• 2.3.1 支座的模拟31-32
• 2.3.2 碰撞单元的模拟32-33
• 2.3.3 结构阻尼的确定33-34
• 2.4 地震动的选取34-35
• 2.5 碰撞反应对桥梁地震响应的影响35-41
• 2.5.1 工程概况35-36
• 2.5.2 碰撞反应分析36-41
• 2.6 本章小结41-42
• 第三章 桩土相互作用对桥梁碰撞反应的影响分析42-64
• 3.1 引言42
• 3.2 桩土相互作用的计算模型及分析方法42-45
• 3.2.1 桩土相互作用的计算模型42-43
• 3.2.2 桩土相互作用的分析方法43-45
• 3.3 桩土相互作用对桥梁地震碰撞反应影响分析45-62
• 3.3.1 工程概况45
• 3.3.2 模态分析45-46
• 3.3.3 地震响应46-53
• 3.3.4 伸缩缝处邻梁相对位移53-57
• 3.3.5 碰撞力57
• 3.3.6 桩基础土质条件的影响57-60
• 3.3.7 桩长的影响60-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第四章 动水压力对高铁桥梁碰撞反应的影响分析64-78
• 4.1 引言64
• 4.2 动水压力作用下桥梁碰撞动力平衡方程64-65
• 4.3 附加质量的求解65-66
• 4.4 动水压力作用下的地震碰撞反应分析66-74
• 4.5 水深对高铁桥梁地震碰撞反应的影响分析74-76
• 4.6 本章小结76-78
• 第五章 高铁桥梁地震碰撞反应的影响因素分析78-90
• 5.1 引言78
• 5.2 不同伸缩缝邻梁间距的影响78-81
• 5.3 不同碰撞单元刚度的影响81-83
• 5.4 不同邻跨周期比的影响83-88
• 5.4.1 不同墩高比的影响83-85
• 5.4.2 不同邻梁刚度比的影响85-87
• 5.4.3 不同桥型的影响87-88
• 5.5 本章小结88-90
• 第六章 高速铁路桥梁的防碰撞反应措施90-106
• 6.1 引言90-91
• 6.2 粘滞阻尼器及其工作原理91-92
• 6.3 粘滞阻尼器对桥梁地震碰撞反应的影响92-95
• 6.4 粘滞阻尼器参数对碰撞反应的影响分析95-104
• 6.4.1 阻尼系数对碰撞反应的影响95-100
• 6.4.2 阻尼指数对碰撞反应的影响100-104
• 6.5 本章小结104-106
• 第七章 结论及展望106-108
• 7.1 主要结论106-107
• 7.2 展望107-108
• 参考文献108-114
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况114-116
• 致谢116

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨万理;李乔;;基于辐射波浪理论的圆形桥墩动水压力表达式的简化研究[J];公路交通科技;2012年07期

2 张剑;;弹塑性动力时程分析若干问题的分析与探讨[J];工程抗震与加固改造;2011年05期

3 高玉峰;李晓斌;杨永清;;桥梁结构地震碰撞问题理论分析模型及试验研究进展[J];应用力学学报;2010年04期

4 李忠献;岳福青;周莉;;地震时桥梁碰撞分析的等效Kelvin撞击模型[J];工程力学;2008年04期

5 聂利英;范立础;;地震作用下城市立交抗震挡防撞措施分析[J];中国公路学报;2006年03期

6 曾敬东,李贞新,李小珍;我国高速铁路桥梁的结构型式及特点[J];四川建筑;2005年04期

7 李建中,范立础;非规则梁桥纵向地震反应及碰撞效应[J];土木工程学报;2005年01期

8 谢旭,高博青,吴善幸,苟昌焕;柔性橡胶支座上的桥梁结构地震碰撞响应分析[J];浙江大学学报(工学版);2004年06期

9 王东升,冯启民,王国新;基于直杆共轴碰撞理论的桥梁地震反应邻梁碰撞分析模型[J];工程力学;2004年02期

10 于海龙,朱f^;地震作用下梁式桥碰撞反应分析[J];中国铁道科学;2004年01期

，

本文编号：1054069