基于响应面法的摩擦摆隔震高铁桥梁易损性分析

发布时间：2020-08-15 23:25

【摘要】：近年来,我国高速铁路和客运专线得到了迅速发展,为了节约土地和减少对自然环境的影响,大多铁路线都采用“以桥代路”的形式,越来越多的桥梁结构出现在高铁线路中。随着隔震技术的不断发展,高铁桥梁中也逐渐应用了隔震支座。但目前有关隔震高铁桥梁的相关研究较少,服役期内的隔震高铁桥梁也大都未经历过大震的考验。本文以我国某实际工程中客运专线上一座摩擦摆支座隔震的高铁桥梁为背景,简要介绍了桥梁的隔震设计理念,用有限元软件验证其隔震效果,由结构的地震响应回归分析得到地震易损性曲线,为结构的地震经济损失的计算奠定了基础。主要研究内容如下:1、高铁桥梁研究现状综述:介绍了桥梁减隔震技术的原理以及减隔震技术在高铁桥梁中的应用,对比了铅芯橡胶支座和摩擦摆支座的抗震性能。总结了国内外桥梁地震易损性分析和全寿命费用分析的研究现状,指出了对高铁桥梁进行易损性分析和全寿命费用分析的必要性。2、摩擦摆隔震高铁桥梁的抗震性能分析:采用SAP2000有限元软件分别建立非隔震高铁桥梁和隔震高铁桥梁的有限元模型,桥墩混凝土采用Mander本构模型,摩擦摆支座采用软件中的Friction Isolator连接单元,主梁采用弹性梁柱单元来模拟其工作特性。输入2条天然波和1条人工波进行非线性动力时程分析,对比研究了地震作用下非隔震桥梁结构与隔震桥梁结构的地震响应,验证了摩擦摆支座的有效性。分析计算了摩擦摆支座在罕遇地震和极罕遇地震下支座的最大位移,验算了支座位移是否超限。3、摩擦摆隔震高铁桥梁的易损性分析:介绍了易损性分析的主要方法和响应面法的基本理论。依据目标反应谱从PEER中选择了合适的10条天然地震动记录,在计算桥梁损伤指标时选择变形破坏准则。采用中心复合设计法进行模拟试验设计,把每一组试验所对应的结构—地震动参数输入SAP2000中进行非线性时程分析,由时程分析得出的地震响应的均值和标准差来分别拟合构件的均值响应面函数和标准差响应面函数,结合拉丁超立方抽取的1000个样本和所定义的损伤指标最终求得构件的地震易损性曲线。通过对比高铁桥梁隔震前后墩柱的易损性曲线,从概率学角度评价了摩擦摆支座的隔震效果。采用宽限法分析了非隔震与隔震高铁桥梁整体系统的易损性。4、摩擦摆隔震高铁桥梁的地震经济损失估计:基于高铁桥梁隔震前后的地震易损性分析成果,结合结构所在场地的地震危险性分析,求得非隔震高铁桥梁和隔震高铁桥梁在设计使用年限(100年)内发生不同等级破坏的失效概率和地震经济损失。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U442.55
【图文】：

图 1-1 中国地震烈度区划图害资料和实验室模拟试验的结果中可以看出，高铁桥梁是桥墩和减隔震支座。桥墩的震害现象主要表现为纵向脱落。支座的震害主要表现为支座剪切破坏，当支座的

加速度反应谱

图1-3位移反应谱

【参考文献】

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本文编号：2794810