本文關鍵詞：強震作用下高鐵簡支橋梁的地震碰撞反應研究

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【摘要】：地震災害猛于虎,人類在歷次大地震中所付出的代價均是慘重的。作為經(jīng)濟社會飛速發(fā)展的產(chǎn)物,高速鐵路橋梁儼然已成為城市軌道交通運輸?shù)纳�工程,在人們的日常生活中扮演著越來越重要的角色,因此高速鐵路橋梁的抗震防災工作亦顯得尤為重要。當強烈地震來臨時,橋梁結構在縱、橫兩個方向極易發(fā)生較大的位移,達到一定條件時,則會引發(fā)碰撞效應,最終造成橋梁上部結構的損傷、支座失效、伸縮縫的破壞以及落梁等。本文以高速鐵路實際項目為背景,針對強烈地震時高速鐵路橋梁的碰撞反應進行相關研究,所做的主要工作如下:(1)在收集大量資料文獻的基礎上,總結了橋梁在地震來臨時的常見由于發(fā)生碰撞反應產(chǎn)生的災害現(xiàn)象,綜述了國內(nèi)外關于橋梁碰撞問題的研究現(xiàn)狀。(2)介紹了橋梁碰撞問題的相關研究理論以及計算方法,總結了幾種比較常用的碰撞模型,闡述了碰撞模型在SAP2000中的模擬方法。建立了三跨高速鐵路簡支梁橋模型,分別介紹了支座、碰撞單元在SAP2000中的模擬以及結構阻尼的確定;根據(jù)我國規(guī)范的要求選取了三條典型場地天然波和一條人工波作為本文碰撞分析的地震波,對結構展開模態(tài)分析;分別建立考慮以及不考慮碰撞這兩種計算模型,沿順橋向輸入地震波,將兩種模型下碰撞效應對橋梁結構的地震響應影響進行對比分析。結果表明橋梁結構地震響應受碰撞反應的影響很大,碰撞效應是橋梁結構動力響應分析中不可忽略的一個因素。(3)針對深厚軟土地區(qū),建立了樁土相互作用計算模型,研究了樁土相互作用對高速鐵路簡支梁橋地震碰撞反應的影響,結果表明梁端的碰撞反應受樁土相互作用的影響十分明顯。對深水地區(qū),橋梁結構的地震碰撞反應受動水壓力的影響十分顯著,考慮動水壓力以后,橋梁結構的墩頂位移、墩底反力、鄰梁的相對位移、碰撞力均有不同程度的增大,碰撞次數(shù)也增加。(4)分別就伸縮縫鄰梁間距、碰撞單元剛度、相鄰橋跨周期比這三個方面對碰撞反應的影響展開分析。結果表明伸縮縫間距的大小對梁端碰撞力的影響很大,在一定范圍內(nèi),隨著間距的增大,碰撞力會加大,超過一定間距值以后,不再發(fā)生碰撞;梁端碰撞反應受碰撞單元剛度的影響很大,碰撞力隨著碰撞單元剛度的增大而增大,碰撞次數(shù)隨著碰撞單元剛度的增大而變少;橋梁結構地震碰撞反應受墩高比及鄰梁的剛度比影響較大,當墩高比為0.6時,各伸縮縫梁端碰撞力峰值最大,碰撞次數(shù)也最多,隨著墩高比的增大,梁端碰撞力峰值變小,當墩高比為1.0時,鄰跨周期比一致,梁端發(fā)生碰撞的次數(shù)最少,鄰梁剛度比差異大的碰撞反應更明顯。(5)探討了高速鐵路橋梁的防碰撞措施,主要是通過在伸縮縫處添加粘滯阻尼器來實現(xiàn),研究了粘滯阻尼器的參數(shù)對碰撞反應的影響。
【關鍵詞】：高速鐵路橋梁 地震反應 碰撞反應 樁土效應 動水壓力 粘滯阻尼器
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 選題的背景及意義13-17
• 1.2.1 我國高速鐵路發(fā)展概況13-14
• 1.2.2 高速鐵路橋梁的特點14
• 1.2.3 鐵路橋梁常見震害14-15
• 1.2.4 選題意義15-17
• 1.3 橋梁結構碰撞效應的影響因素17-18
• 1.3.1 鄰梁之間的間距17
• 1.3.2 相鄰橋跨的動力特性差異17
• 1.3.3 地震波的空間效應不同17
• 1.3.4 土與結構的相互作用17-18
• 1.4 高速鐵路橋梁地震碰撞反應的研究現(xiàn)狀18-21
• 1.4.1 國外關于碰撞問題的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.4.2 國內(nèi)關于碰撞問題的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.5 現(xiàn)有研究尚存在的問題21
• 1.6 本文主要的研究內(nèi)容21-22
• 第二章 橋梁地震碰撞反應的基本理論及碰撞有限元模型22-42
• 2.1 橋梁動力學基本理論22-25
• 2.1.1 橋梁結構地震振動方程22-23
• 2.1.2 橋梁結構動力特性23-25
• 2.2 碰撞反應分析方法25-30
• 2.2.1 恢復系數(shù)法25
• 2.2.2 接觸單元法25-30
• 2.3 高鐵簡支梁橋碰撞模型的建立30-34
• 2.3.1 支座的模擬31-32
• 2.3.2 碰撞單元的模擬32-33
• 2.3.3 結構阻尼的確定33-34
• 2.4 地震動的選取34-35
• 2.5 碰撞反應對橋梁地震響應的影響35-41
• 2.5.1 工程概況35-36
• 2.5.2 碰撞反應分析36-41
• 2.6 本章小結41-42
• 第三章 樁土相互作用對橋梁碰撞反應的影響分析42-64
• 3.1 引言42
• 3.2 樁土相互作用的計算模型及分析方法42-45
• 3.2.1 樁土相互作用的計算模型42-43
• 3.2.2 樁土相互作用的分析方法43-45
• 3.3 樁土相互作用對橋梁地震碰撞反應影響分析45-62
• 3.3.1 工程概況45
• 3.3.2 模態(tài)分析45-46
• 3.3.3 地震響應46-53
• 3.3.4 伸縮縫處鄰梁相對位移53-57
• 3.3.5 碰撞力57
• 3.3.6 樁基礎土質條件的影響57-60
• 3.3.7 樁長的影響60-62
• 3.4 本章小結62-64
• 第四章 動水壓力對高鐵橋梁碰撞反應的影響分析64-78
• 4.1 引言64
• 4.2 動水壓力作用下橋梁碰撞動力平衡方程64-65
• 4.3 附加質量的求解65-66
• 4.4 動水壓力作用下的地震碰撞反應分析66-74
• 4.5 水深對高鐵橋梁地震碰撞反應的影響分析74-76
• 4.6 本章小結76-78
• 第五章 高鐵橋梁地震碰撞反應的影響因素分析78-90
• 5.1 引言78
• 5.2 不同伸縮縫鄰梁間距的影響78-81
• 5.3 不同碰撞單元剛度的影響81-83
• 5.4 不同鄰跨周期比的影響83-88
• 5.4.1 不同墩高比的影響83-85
• 5.4.2 不同鄰梁剛度比的影響85-87
• 5.4.3 不同橋型的影響87-88
• 5.5 本章小結88-90
• 第六章 高速鐵路橋梁的防碰撞反應措施90-106
• 6.1 引言90-91
• 6.2 粘滯阻尼器及其工作原理91-92
• 6.3 粘滯阻尼器對橋梁地震碰撞反應的影響92-95
• 6.4 粘滯阻尼器參數(shù)對碰撞反應的影響分析95-104
• 6.4.1 阻尼系數(shù)對碰撞反應的影響95-100
• 6.4.2 阻尼指數(shù)對碰撞反應的影響100-104
• 6.5 本章小結104-106
• 第七章 結論及展望106-108
• 7.1 主要結論106-107
• 7.2 展望107-108
• 參考文獻108-114
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況114-116
• 致謝116

【參考文獻】

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本文編號：1054069