近年來,隨著我國經(jīng)濟的不斷增強及鐵路里程的不斷增加,基礎(chǔ)建設(shè)進行的如火如荼。尤其是在我國的西南、西北等地區(qū),其多為河流、山川、深谷等不利地形,高墩鐵路橋梁因而被廣泛的在這些地區(qū)采用。目前高墩橋梁以空心截面為主,但因其截面尺寸及混凝土用量較大,受到種種制約。課題組在柱板式鐵路高墩結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,提出一種新型鐵路高墩形式,其主要由混凝土墩柱及連接墩柱的鋼桁架連接系組成,通過對新型鐵路高墩縮尺模型進行擬靜力試驗,探究其抗震性能及破壞形式�；贠penSees平臺對新型鐵路高墩模型擬靜力試驗進行模擬,提出新型鐵路高墩結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬方法。具體工作及研究成果如下:（1）回顧了高墩形式及高墩抗震的國內(nèi)外研究。重點關(guān)注了高墩結(jié)構(gòu)的新形式,并對國內(nèi)外學(xué)者在數(shù)值模擬和試驗研究等方面取得的成果進行總;闡述了進行高墩結(jié)構(gòu)新形式研究的必要性,分析了當前采用新型高墩結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性:基于震后可快速更換、修復(fù)的理念,設(shè)計新型鐵路高墩結(jié)構(gòu)形式。（2）設(shè)計并制作了新型鐵路高墩的縮尺模型,探究往復(fù)荷載作用下新型鐵路高墩的力學(xué)性能,并通過試驗獲得了模型橋墩的力-位移滯回曲線、骨架曲線以及剛度退化曲線,分析了結(jié)構(gòu)破壞過程、破壞形態(tài)... 

【文章來源】：蘭州交通大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高墩常用形式

新型鐵路高墩模型擬靜力試驗研究-4-梁新型柱板式高墩雙柱模型，通過改變墩柱的截面形式設(shè)置對比試驗，通過擬靜力試驗得到不同截面的新型柱板式高墩的滯回曲線、延性及耗能能力，研究結(jié)果表明：新型柱板式高墩具有良好的抗震性能。文獻[17]通過改變薄壁高墩雙柱之間的系梁分布位置及數(shù)目探究雙柱之間的系梁對高墩抗震性能的影響，進而提出了一種新的延性抗震體系。文獻[18]通過ETABS有限元計算軟件對雙柱式薄壁高墩進行了數(shù)值模擬分析，通過橫梁的數(shù)量以及連接位置的不同設(shè)置對比試驗，探究橫梁數(shù)量及連接位置對雙柱式薄壁高墩關(guān)鍵截面內(nèi)力的影響，結(jié)果表明：合理的布置雙柱式薄壁高墩墩柱之間的橫梁，可以明顯的提高雙柱式薄壁高墩的抗震性能。（a）結(jié)構(gòu)示意（b）橫斷面圖1.3新型自耗能高墩模型文獻[19]提出一種將減隔震支座布置在高墩墩身之中的新型高墩結(jié)構(gòu)形式，新型隔斷結(jié)構(gòu)體系如圖1.4所示。對這種新型高墩隔斷體系進行試驗研究及數(shù)值模擬分析，分析結(jié)果表明：將減隔震支座結(jié)構(gòu)放入高墩墩身截面之中其抗震性要優(yōu)于傳統(tǒng)的墩頂減隔震體系。圖1.4新型高墩隔斷結(jié)構(gòu)體系示意圖文獻[20]對箱型截面高墩進行試驗研究，將箱型截面高墩進行縮尺并制作試驗?zāi)Ｐ�，通過擬靜力試驗對箱型截面高墩結(jié)構(gòu)進行分析，試驗結(jié)果表明：箱型高墩結(jié)構(gòu)可以采用Berry等效塑性鉸長度計算公式進行計算分析。文獻[21]以新海灣大橋柱板式高墩

新型鐵路高墩模型擬靜力試驗研究-6-[34]采用OpenSees有限元分析軟件對長周期高墩大跨度橋梁進行抗震性能分析，數(shù)值分析結(jié)果表明：周期較長的地震波對高墩橋梁墩身內(nèi)力有著不利的影響，對墩身位移的放大作用最為明顯。文獻[35-36]以舊金山-奧克蘭海灣大橋為原型制作縮尺模型，通過對縮尺模型的擬靜力試驗探究其抗震性能。試驗結(jié)果表明：相對于傳統(tǒng)的高墩結(jié)構(gòu)形式，舊金山-奧克蘭海灣大橋所采用的新型柱板式結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能。文獻[37]對新型柱板式高墩進行罕遇地震反應(yīng)分析，結(jié)果表明：新型柱板式高墩前期通過薄壁開裂來進行耗散能量進而保護墩柱，薄板因地震力而破壞后，結(jié)構(gòu)的整體剛度下降。文獻[38]研究發(fā)現(xiàn)高墩橋梁的減、隔震設(shè)計主要集中在順橋向。但是受到結(jié)構(gòu)本身和地震動特性的影響，采用減、隔震支座減小地震對高墩的影響仍然具有局限性。此外，新西蘭在1981年建設(shè)的SouthRanggitikei鐵路高架橋梁是最早采用搖擺隔震機理來進行抗震設(shè)計的一座高墩橋梁[39],其在主墩的底部安裝減隔震裝置來提高橋梁的抗震性能。如圖1.5所示，其中圖（d）為墩底減隔震裝置，使墩底隨地震波交替升降來進行耗能。提高抗震性能。圖1.5SouthRangitikei鐵路高架橋梁日本在2000年修建的芝川橋，采用鋼管-混凝土復(fù)合式新型橋墩[40]，如圖1.6所示。芝川橋是一座穿越陡峭地形的山嶺區(qū)高架橋，最高墩墩高達83m。為了滿足復(fù)雜的地形條件，芝川橋在墩身內(nèi)部除去混凝土、箍筋、縱筋之外，又另加入鋼管。因此，除了箍筋對墩柱混凝產(chǎn)生約束以外，鋼管也在一定程度上約束了混凝土，可以大大的提高核心混凝土的約束效果，具有更好的抗震性能。同時，采用此種設(shè)計，鋼管起到很好的勁性骨架的作用，大大的縮短了建設(shè)工期[41]。


本文編號：2929507