考虑轨道约束影响的高速铁路桥梁地震反应振动台试验研究

发布时间：2017-09-30 01:15

  本文关键词：考虑轨道约束影响的高速铁路桥梁地震反应振动台试验研究

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【摘要】：高速铁路桥梁轨道系统使各桥跨间具有较强的整体耦联性,地震发生时势必会对桥梁地震反应产生一定的影响。然而现有规范中的抗震分析模型无法考虑轨道约束作用,需研究考虑轨道约束影响的抗震计算模型及抗震设计方法。本文采用振动台试验和数值模拟相结合的方法,提出了考虑轨道约束的修正单墩模型,并进行了振动台试验验证。在此基础上探讨了轨道约束对高速铁路桥梁地震反应的影响规律。本文的主要研究内容如下:(1)在阅读大量国内外文献的基础上,结合铁路桥梁震害特点、高速铁路桥梁结构特点和现有规范的不足,从理论研究和振动台试验两个方面介绍了轨道约束对铁路桥梁动力特性和地震反应影响的研究进展及存在问题。(2)以CRTSⅡ型板式无砟轨道高速铁路简支箱梁桥为原型,建立了传统分析模型、线桥一体化模型和单墩模型,经过对比分析,提出了考虑轨道约束的修正单墩模型。(3)以相似理论为基础,进行了振动台试验模型的相似关系设计,并制作了几何相似比为1:20的试验模型,分别为考虑轨道约束作用和未考虑轨道约束作用的缩尺模型。(4)通过振动台试验,测试了两种试验模型的动力特性,以及在不同地震波和不同加速度作用下的位移反应和墩底应力反应,并对试验结果进行了对比分析。(5)通过对两种试验模型动力特性的对比分析,讨论了轨道约束对结构动力特性的影响。通过对两种试验模型地震反应数据的对比分析,探讨了不同地震波和不同加速度作用下轨道约束对结构地震反应的影响。在总结桥墩地震反应变化规律的基础上,评价了轨道约束对桥墩抗震性能的影响。(6)建立了与两种试验模型对应的数值计算模型,采用时程分析方法进行了模型桥墩的地震反应分析,并与振动台试验结果进行了比较。分析结果表明计算值与试验值吻合良好,变化规律一致,验证了数值计算模型的正确性。
【关键词】：高速铁路桥梁 轨道约束 振动台试验 数值模拟
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-19
• 1.1 选题背景及研究意义10-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 国内外理论分析研究现状14-15
• 1.2.2 振动台试验研究现状15-16
• 1.2.3 存在的问题及不足16-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 2 振动台试验模型设计与制作19-33
• 2.1 原型结构概况19-21
• 2.2 试验模型选取21-22
• 2.3 试验模型设计22-30
• 2.3.1 试验模型类型和材料22
• 2.3.2 相似理论概述22-23
• 2.3.3 试验模型相似关系设计23-26
• 2.3.4 试验模型结构设计26-29
• 2.3.5 试验方案设计29-30
• 2.4 试验模型制作30-32
• 2.4.1 桥墩的制作30-32
• 2.4.2 上部结构的制作32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 模型振动台试验与结果分析33-58
• 3.1 振动台试验概述33
• 3.2 模型试验方案33-34
• 3.3 试验装置选择和测点布置34-37
• 3.3.1 振动台性能参数34-35
• 3.3.2 试验测试仪器35-36
• 3.3.3 试验测点布置36-37
• 3.4 试验加载制度37-40
• 3.4.1 选取地震波37-39
• 3.4.2 试验加载工况39-40
• 3.5 试验过程描述40-41
• 3.6 试验结果41-44
• 3.6.1 试验结果描述41-42
• 3.6.2 试验模型的动力特性42-43
• 3.6.3 试验结果汇总43-44
• 3.7 试验模型的加速度反应44-47
• 3.7.1 台面加速度时程反应44-45
• 3.7.2 模型Ⅰ固定墩墩顶加速度反应45-47
• 3.8 试验模型的位移反应47-54
• 3.8.1 固定墩墩顶相对位移时程反应47-48
• 3.8.2 固定墩墩顶绝对位移时程反应48-49
• 3.8.3 梁体绝对位移时程反应49-50
• 3.8.4 位移峰值反应50-54
• 3.9 试验模型的应力反应54-57
• 3.9.1 固定墩墩底钢筋应力时程反应54-55
• 3.9.2 应力峰值反应55-57
• 3.10 本章小结57-58
• 4 试验模型数值模拟分析58-68
• 4.1 动力时程分析方法58-59
• 4.2 动力时程分析模型的建立59-63
• 4.2.1 模型Ⅰ数值计算模型59-60
• 4.2.2 模型Ⅱ数值计算模型60-61
• 4.2.3 模型Ⅰ简化的单墩数值计算模型61-62
• 4.2.4 模型Ⅱ简化的修正单墩数值计算模型62-63
• 4.3 数值模拟结果与试验结果对比63-67
• 4.3.1 加速度反应对比63-65
• 4.3.2 位移反应对比65-66
• 4.3.3 墩底弯矩对比66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 5 结论与展望68-70
• 5.1 本文主要研究结论68
• 5.2 需要进一步研究的问题68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74
• 附录A 试验模型选取74-82
• 攻读学位期间的研究成果82

【参考文献】

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本文编号：945295