考虑轨道约束的高速铁路桥梁抗震分析

发布时间：2017-08-07 02:24

  本文关键词：考虑轨道约束的高速铁路桥梁抗震分析

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【摘要】：高速铁路的快速发展及无缝线路的广泛铺设,使得轨道约束对高速铁路桥梁抗震性能的影响问题急于解决。此外,地震作用下的轨道变形及其安全限值问题也值得进一步研究。本文在建立地震作用下梁轨相互作用一体化模型的基础上,系统的研究了考虑轨道约束的高速铁路桥梁抗震性能及桥上轨道的变形,主要完成了以下工作：(1)基于梁轨相互作用理论,纵向阻力采用理想弹塑性模型,使用非线性弹簧模拟,主梁采用带钢臂的梁单元模拟,并考虑桥墩的非线性,建立了梁轨相互作用一体化模型。并通过与相关文献算例的对比验证了本文模型的正确性。(2)以高速铁路中常见的两类桥梁(多跨简支梁桥和简支+连续+简支型桥梁)为研究对象,对比了考虑和不考虑轨道约束时桥梁的地震响应。考虑轨道约束后结构的频率增大,墩顶位移降低,有利于桥梁抗震。并验算了地震作用下的轨道强度,结果表明线路可能先于桥梁破坏,应增加地震作用下钢轨应力的验算。(3)分析了路基段长度,简支梁跨数,线路纵向阻力和简支梁跨度等参数对梁轨系统地震响应的影响。(4)以5跨简支梁桥为例,研究了7度、8度、9度多遇地震和设计地震下的轨道变形,计算了各梁缝处的轨道折角,并结合相应规范对轨道折角的安全性进行评价。分析了桥墩刚度和扣件横向刚度对轨道折角的影响,结果表明桥梁设计时应尽量避免桥墩刚度出现较大差异,以免轨道折角过大。
【关键词】：高速铁路 抗震性能 梁轨相互作用 无缝线路 轨道折角
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 梁轨相互作用理论的研究现状12-17
• 1.3 考虑轨道约束的桥梁抗震研究现状17-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-21
• 2 梁轨相互作用原理及分析方法21-37
• 2.1 地震作用下梁轨相互作用机理21-22
• 2.2 梁轨相互作用解析法22-24
• 2.3 梁轨相互作用有限元法24-36
• 2.3.1 钢轨计算参数24-25
• 2.3.2 主梁计算参数25
• 2.3.3 桥墩计算参数25-29
• 2.3.4 线路纵向阻力的模拟29-35
• 2.3.5 地震作用下梁轨相互作用算例35-36
• 2.4 本章小结36-37
• 3 轨道约束对桥梁地震响应的影响37-61
• 3.1 引言37
• 3.2 地震波的选取37-39
• 3.3 轨道约束对等跨简支梁桥地震响应的影响39-46
• 3.3.1 等跨简支梁桥自振特性39-40
• 3.3.2 等跨简支梁桥结构动力响应40-46
• 3.4 轨道约束对简支+连续+简支型桥梁地震响应的影响46-56
• 3.4.1 简支+连续+简支梁桥结构自振特性46-47
• 3.4.2 简支+连续+简支梁桥结构动力响应47-56
• 3.5 地震作用下无缝线路轨道强度的验算56-60
• 3.6 本章小结60-61
• 4 地震作用下梁轨系统的影响参数分析61-71
• 4.1 引言61
• 4.2. 路基段长度对梁轨系统地震响应的影响61-63
• 4.3 简支梁跨数对梁轨系统地震响应的影响63-66
• 4.3.1 简支梁跨数对结构位移的影响63-65
• 4.3.2 简支梁跨数对钢轨内力的影响65-66
• 4.3.3 小结66
• 4.4 线路纵向阻力对梁轨系统地震响应的影响66-69
• 4.4.1 线路纵向阻力对结构位移的影响66-67
• 4.4.2 线路纵向阻力对钢轨内力的影响67-68
• 4.4.3 小结68-69
• 4.5 简支梁跨度对梁轨系统地震响应的影响69-70
• 4.6 本章小结70-71
• 5 地震作用下桥上轨道的变形分析71-87
• 5.1 引言71
• 5.2 地震作用下轨道变形的相关规范概述71-73
• 5.3 地震作用下轨道变形规律的研究73-80
• 5.3.1 地震波选取73-74
• 5.3.2 有限元模型的建立74
• 5.3.3 地震作用下轨道变形的结果分析74-80
• 5.4 地震作用下轨道变形的影响因素分析80-84
• 5.4.1 桥墩刚度对轨道变形的影响分析80-83
• 5.4.2 扣件横向刚度对轨道变形的影响分析83-84
• 5.5 本章小结84-87
• 6 结论与展望87-89
• 6.1 结论87-88
• 6.2 展望88-89
• 参考文献89-93
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果93-97
• 学位论文数据集97

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本文编号：632490