【摘要】：我國高速鐵路橋梁大多處于高烈度地震區(qū),其軌道結(jié)構(gòu)廣泛采用無砟軌道系統(tǒng)。由于無砟軌道系統(tǒng)的縱向剛度較大,導(dǎo)致橋梁相鄰橋跨間的地震效應(yīng)耦合顯著。在進(jìn)行橋梁地震反應(yīng)分析時(shí),現(xiàn)有的抗震計(jì)算模型均未考慮無砟軌道系統(tǒng)的約束效應(yīng)。因此,針對無砟軌道梁式橋,主要研究以下內(nèi)容:(1)針對高速鐵路橋梁中采用的不同無砟軌道形式,提出了板式無砟軌道橋梁的簡化抗震計(jì)算模型,通過與精細(xì)化抗震計(jì)算模型進(jìn)行對比研究,驗(yàn)證了簡化模型的合理性。同時(shí),提出了雙塊式無砟軌道橋梁的線橋一體化抗震精細(xì)化及簡化計(jì)算模型并進(jìn)行了對比驗(yàn)證。(2)以高速鐵路無砟軌道32m簡支梁橋?yàn)樵?制作了1:20的單跨簡支梁橋模型進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),分別研究了有、無軌道約束條件下,簡支梁橋在不同地震作用下的地震反應(yīng)。研究結(jié)果表明,軌道系統(tǒng)的存在,增強(qiáng)了橋梁各跨之間的耦聯(lián)性,對于橋梁的地震反應(yīng)具有顯著影響。在進(jìn)行高速鐵路簡支梁橋的抗震設(shè)計(jì)及分析時(shí),應(yīng)充分考慮軌道約束效應(yīng)。(3)從基于性能的抗震設(shè)計(jì)角度出發(fā),提出了我國高速鐵路無砟軌道橋梁抗震設(shè)計(jì)理論框架。針對無砟軌道橋梁線橋一體化抗震計(jì)算模型,分別提出了多遇、罕遇地震下的地震反應(yīng)分析方法及抗震驗(yàn)算方法�；贗DA研究得出了橋梁結(jié)構(gòu)在大震下的抗震薄弱部位,當(dāng)支座的水平抗力取其豎向承載力的20%時(shí),支座成為結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位。當(dāng)支座的水平抗力取其豎向承載力的30%時(shí),墩身成為結(jié)構(gòu)的抗震薄弱部位。在高速鐵路橋梁抗震設(shè)計(jì)過程中應(yīng)合理布置并設(shè)計(jì)損傷耗能部位。(4)以某高速鐵路上雙塊式無砟軌道梁橋?yàn)檠芯繉ο?通過IDA分析,分別研究了有、無軌道系統(tǒng)約束條件下,橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性及其地震易損性。同時(shí),研究了軌道約束下墩身配筋率對重力式橋墩及橋梁系統(tǒng)易損性的影響。研究結(jié)果表明,隨著橋墩配筋率的增大,橋墩的損傷狀態(tài)表現(xiàn)出由部分延性至完全延性破壞特征。橋梁系統(tǒng)在中等損傷狀態(tài)下連續(xù)梁的固定墩控制整個(gè)橋墩系統(tǒng)的易損性,在完全破壞損傷狀態(tài)下,整個(gè)橋墩系統(tǒng)的易損性需綜合固定墩、聯(lián)間墩及活動(dòng)墩的易損性。(5)分別針對有、無軌道系統(tǒng)的約束,研究了高速鐵路梁橋支座的不同損傷狀態(tài)對下部結(jié)構(gòu)的影響。研究結(jié)果表明,軌道的縱向約束對不同的橋型影響規(guī)律和影響程度不同,不同支座的損傷狀態(tài)對橋梁下部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)影響較明顯。在進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算時(shí),應(yīng)合理考慮橋梁支座可能處于的各種工作模式,以便獲得橋墩的最不利受力狀態(tài)。
【圖文】：

南和青藏高原北部等高烈度地震區(qū)，因而抗震設(shè)計(jì)往往成為我國高速控制因素[1-2]。高速鐵路上軌道系統(tǒng)大多采用無砟軌道結(jié)構(gòu)[3]，目前主要有 5 種結(jié)、CRTSⅡ型、CRTS III 型板式和 CRTSⅠ型、CRTSⅡ型雙塊式。選用剛度相對較大的結(jié)構(gòu)形式，如：簡支梁橋、連續(xù)梁橋、剛構(gòu)橋以性橋型如圖 1.1 至 1.3 所示，截面型式多為雙線整孔箱形截面[4]。等跨續(xù)梁均能適應(yīng)高速鐵路運(yùn)營要求[5]，我國新建高速鐵路常用跨度橋梁等跨布置的 32 m 雙線整孔預(yù)應(yīng)力混凝土簡支箱梁結(jié)構(gòu)，少量配跨采。的多跨梁式橋被運(yùn)用到高速鐵路建設(shè)中，成為了我國高速鐵路網(wǎng)中的為生命線系統(tǒng)，在地震作用下橋梁的損害程度直接決定了經(jīng)濟(jì)損失和。迄今為止，我國高速鐵路橋梁尚未經(jīng)受強(qiáng)烈地震考驗(yàn)，但可以預(yù)計(jì)一旦遭到破壞，必將造成巨大的直接經(jīng)濟(jì)損失[7]。因此，高速鐵路橋起我國相關(guān)學(xué)者的關(guān)注。

圖 1.2 連續(xù)梁橋圖 1.3 梁拱組合橋軌道在地震區(qū)大量鋪設(shè)，，如不進(jìn)行合理的抗震設(shè)計(jì)，軌道系統(tǒng)在地震，震后修復(fù)困難。由于縱向斷軌力控制及橫向剛度要求，與普通橋墩墩的剛度、重量及截面尺寸要大，承受的地震力亦大，對于配筋率少筋混凝土結(jié)構(gòu)的重力式橋墩而言，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行合理的抗震計(jì)算。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U442.55

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本文編號(hào)：2599271