發(fā)布時間：2020-05-08 04:59

【摘要】：大型交通樞紐-高速鐵路站房合建結構體系是近年來提出的一種新型城市綜合交通樞紐體系。多種交通方式的匯集固然有利于旅客吞吐能力的提升,高速過站列車引起的振動卻對上部結構內儀器設備的正常使用、人員工作和休息產生很大影響。優(yōu)先采用振源控制的減振措施通常無法滿足高速過站列車引發(fā)的振動控制需求,需要另外采用建筑物基礎隔振措施。彈簧隔振支座是目前最有效的基礎隔振設施,在建筑物基礎與高鐵站房頂板連接處設置豎向彈簧隔振支座,形成局部隔振的大型交通樞紐結構體系。局部隔振改變了大型交通樞紐結構的振動特性,并帶來地震安全隱患。本文研究局部隔振大型交通樞紐結構在三向地震作用下的振動特性、變形特點、損傷機制以及場地耦合作用,并結合大型交通樞紐結構的損傷分布特點,針對大型非線性結構的高效動力分析方法開展研究。主要研究內容如下:首先,建立局部隔振結構的帶彈性支承的分布梁模型,推導其豎向振型方程,通過分布梁模型的豎向振型和振型曲率分析局部隔振結構的振動特性和變形特點;建立某大型交通樞紐結構的有限元模型,分析局部隔振結構的振動頻率、振動模態(tài)和有效振型質量,研究局部隔振對結構動力特性的影響;最后,通過三向地震作用下結構的加速度響應、結構變形、構件延性和滯回性能,研究局部隔振對大型交通樞紐結構的抗震性能的影響規(guī)律。其次,建立某局部隔振大型交通樞紐結構-場地耦合動力系統(tǒng)的數(shù)值模型,采用三維粘彈性人工邊界和等效地震輸入方法模擬場地波動,并驗證其數(shù)值精度;通過場地波動傳遞路徑上不同土層位置的加速度反應譜,研究場地耦合作用下局部隔振對場地波動傳遞的影響規(guī)律;通過局部隔振結構的加速度響應、結構變形、損傷分布,研究場地耦合作用下局部隔振對大型交通樞紐結構的抗震性能的影響規(guī)律。第三,針對大型交通樞紐結構的事先未知的非線性分布特性,提出自適應的動力彈塑性分析方法;建立線性子結構的拓撲方法和模態(tài)截斷準則,分析子結構界面耦合作用對模態(tài)截斷誤差的影響規(guī)律,推導線性子結構在初始彈性階段和塑性發(fā)展階段的模型降階過程;提出彈性殘余狀態(tài)持續(xù)時間的譜分析方法,研究彈性殘余狀態(tài)持時占地震動強震持時的比例及其影響規(guī)律,進一步推導非線性子結構在彈性殘余狀態(tài)階段的模型降階過程。最后,針對大型交通樞紐結構的自適應動力彈塑性分析方法,進行自適應子結構建模策略的軟件程序開發(fā),實現(xiàn)子結構抽象層的有限元建模技術;進行自適應動力彈塑性分析過程的軟件程序開發(fā),實現(xiàn)模型損傷狀態(tài)觸發(fā)的有限元重分析技術;通過算例結構的增量動力分析,驗證結構在不同損傷狀態(tài)的模型降階效果,驗證基于不同損傷狀態(tài)的自適應動力彈塑性分析的數(shù)值精度和計算效率。
【圖文】：

客吞吐能力的提升，卻也給大型交通樞紐的建設帶來了諸多問題，首當其沖的便是高速鐵路與上部結構的接駁問題。列車運行引起的振動和噪聲可能對上部結構內儀器設備的正常使用以及人員休息、工作產生很大影響[1]。由于高速列車的�？亢透咚龠^站需求，導致高鐵站房至少為 2 站 4 線，跨度較大，并且大型交通樞紐具有柱網分布不均勻的特點，因此大型交通樞紐不宜直接跨越高速鐵路站房，高鐵線路區(qū)域的結構基礎將與高鐵站房頂板直接相連，形成大型交通樞紐-高速鐵路站房合建結構體系。(a) 北京新機場(a) Beijing new airport

低速軌道交通，如對線路周邊建筑物的振動影響[2,3]、地鐵車輛段上蓋建筑振動[4]、地鐵與建筑物合建振動問題[5]等，在高速列車引起振動影響方面的主要針對高速鐵路高架橋[6]和高速鐵路路基振動傳播及影響[7]。目前尚無大通樞紐-高速鐵路站房合建結構的高速列車振動影響研究，高速過站列車引振動直接通過高速鐵路站房傳播到上部結構基礎，可能導致更為嚴重的振響。通�？刂屏熊囘\行引起的振動問題，可在振源、傳播路徑和受振體這三節(jié)采取減振和隔振措施，振源減振是針對軌道和列車減振[8-11]，傳播路徑是在路徑中設置隔振屏障[12-15]，受振體減振包括調整剛度、增大阻尼及隔措施[16-19]。由于高速列車的過站車速可達到 250~300km/h，在優(yōu)先采用軌源的減振措施后仍然無法滿足高速過站列車引發(fā)的振動控制需求，并且大通樞紐與高速鐵路站房之間振動的傳播路徑較短，無法提供足夠的空間實播路徑上的隔振處理，因此需要采用建筑物基礎隔振措施。彈簧隔振支座前最有效的基礎隔振設施，可以在振源附近或者振動影響要求較高的局部設置豎向彈簧隔振支座，，形成三維空間局部隔振的大型交通樞紐-高速鐵路合建結構體系。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU352.11

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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相關碩士學位論文 前3條

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本文編號：2654167