近断层地震作用下FPS在高速铁路简支梁桥中的适用性研究

发布时间：2020-05-25 15:46

【摘要】：摩擦摆式支座(Friction Pendulum System,简称FPS)以其优越的隔震效果而被广泛地应用,其竖向刚度较大,具有较好的自行复位功能,有较好的耐久性。由于高速铁路桥梁需要穿过地震活跃地区,因此研究近断层地震作用下FPS在高铁简支桥梁上的适用性有一定现实意义。本文以五跨高铁FPS隔震简支桥梁作为分析对象,主要从以下几个方面展开研究:(1)在查阅大量国内外文献的基础上,分析FPS在高速铁路桥梁应用的研究现状,并介绍了CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构特点以及对其力学特性的研究现状。(2)采用OpenSees建立了CRTS Ⅲ型板式无砟轨道的FPS隔震简支梁桥全桥计算模型,研究了无砟轨道约束和桥面系耗能对结构地震响应的影响。结果表明,CRTS Ⅲ型板式无砟轨道约束能降低主梁位移、墩顶位移和墩底剪力;与不考虑桥面系耗能相比,桥面系耗能作用使得结构主梁最大位移、墩顶最大位移和墩底最大剪力以及FPS耗能均增大。(3)分析了多遇地震下高铁FPS隔震简支梁桥行车安全性。结果表明,考虑满布列车荷载和不考虑列车荷载下,轨道平行转角和折转角均满足规范限值,但梁端错位均不满足规范限值。(4)采用正交试验方法选出最主要影响参数为FPS摩擦系数和曲率半径,通过研究主要影响参数对高铁FPS隔震简支梁桥行车安全性的影响来达到优化结构的目的。结果表明,FPS摩擦系数和曲率半径的变化对结构梁端错位、平行转角和折转角均有较大影响,但梁端错位仍然无法满足规范限值。(5)在远场地震动和近场地震动激励下对比研究了FPS摩擦系数和曲率半径对FPS隔震简支梁桥地震响应的影响。结果表明,在纵桥向,与远场地震相比近场地震激励下墩顶位移和墩顶剪力对FPS曲率半径变化较为敏感;在横桥向,与远场地震相比,近场地震激励下,当FPS曲率半径小于2 m时,FPS曲率半径对墩顶位移和墩底剪力的敏感性较大,并且支座位移和梁端位移对FPS摩擦系数变化较为敏感。
【图文】：

轨道结构,推动作用,地震作用,铁路

第一章绪论题的提出震是较为常见的自然灾害，它对人类的生产和生活有这不可忽视人们生命财产造成极大的危害，尤其桥梁工程。在地震中大部分重，给灾后救援带来很大困难使灾区受灾人的生命抢救工作难以成极大的经济损失。在近一百年内，世界发生三次强烈地震均达，其中两次发生在中国；一次是 1920 年宁夏海源地震；另一次唐山地震，由 20 世纪以来，中国发生 800 次 6 级以上地震。在区和 2010 年玉树地区均发生了较大地震对交通运输道路造成较大，因此，对工程结构的抗震进行研究意义非常重大。尤其是高速铁输的大动脉，在地震发生后，一旦交通设施遭到较大破坏，会使产和国民经济遭受重大损失。

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为了满足高速铁路列车运行的安全性和舒适性指标，，要求其从基础至上部结构必须满足结构刚度的要求。传统的铁路桥梁抗震设计方法都是利用桥墩的弹塑性耗能。但在实际当中高速铁路桥梁的桥墩刚度特别大，很难产生延性变形，主要是铁路桥梁中支座发生破坏见图 1-2；即使出现了较大的延性变形，则意味着桥墩结构发生了损伤，震后返修出现的问题较多，加固成本较高不经济。这些原因使得传统桥梁抗震设计方法难以适应现在高速铁路桥梁发展的需要。图（a）盆式橡胶支座图（b）三维铰支座劈裂
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U442.55;U448.217

【参考文献】