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原文传递地震作用下高速铁路桥梁轨道变形研究

论文题名：	地震作用下高速铁路桥梁轨道变形研究
关键词：	高速铁路桥梁;地震动响应;行车安全;轨道变形
摘要：	高速铁路具有交通量大、行车密度高、列车速度快等特点。高速铁路桥梁的抗震设计不仅要保证桥梁结构的安全，而且要保证地震时列车运行的安全，车轮与轨道直接接触，轨道的变形直接影响列车运行安全。地震作用下，轨道会产生弯折、挠曲等变形及地震引起的震动幅值过大等问题，均会威胁到快速行驶的列车的安全运行。因此，本文重点对地震作用下轨道的变形进行系统研究。　　本文主要以路桥过渡端处5跨简支梁桥为研究对象，分析其主梁变形和轨道变形之间的关系及桥墩刚度、扣件刚度、支座形式等因素对轨道变形的影响程度，最后根据《城市轨道交通结构抗震设计规范(GB50909-2014)》中行车安全性界限，评价不同设防烈度E1地震作用下高速铁路桥梁轨道平行折角、折转角和梁端错位。以下为本文的主要工作及相关结论: 　　(1)本文首先建立CRSTⅡ型无砟轨道精细化模型，再引入合理简化，得到计算代价小，又能满足工程精度的简化模型。　　(2)研究了轨道约束作用对高铁桥梁主梁地震响应的影响。结果表明:轨道约束作用对主梁位移有一定影响，基本上轨道系统的约束作用越弱，主梁的位移越接近于无约束的情况;并且轨道的存在不会增大竖向地震动对主梁纵横向的地震响应，因此在分析主梁纵、横向地震响应时，有轨道存在时依然可以忽略竖向地震动的影响，只考虑地震动沿纵、横向单向输入的工况即可。　　(3)研究了梁缝处轨道横向变形的主要分布区域。结果表明:梁缝附近的扣件变形较大，至第四个扣件，其变形接近于零，因此由于梁缝的错动而导致的轨道变形的影响区域为梁缝左右四个扣件;并且靠近梁缝左右各一个扣件变形值最大，轨道横向变形绝大部分集中在这个区域，因此在对轨道折角进行分析时，可取梁缝左右相邻两扣件处轨面相对位移进行折角计算。　　(4)研究了轨道变形与主梁变形之间的关系，为该课题后续研究中通过控制主梁的地震响应来保证列车的行车安全性提供依据。结果表明:轨道变形依附梁体的错动，二者存在一定的数值关系;以梁缝处扣件间距0.6m作为分析范围，轨道水平相对位移在梁体水平错动位移的40％～55％之间变化，轨道竖向相对位移在梁体竖向错动位移的25％～40％之间变化。　　(5)研究了桥墩刚度变化对轨道折角的影响。结果表明:当各墩高相同、刚度接近、并且桥墩的横向刚度较大时，主梁梁缝处的轨道水平折角总体上均较小，相对较大的水平折角出现在桥台处;随着墩柱线刚度的减小，轨道水平折角逐渐增大;当相邻墩柱线刚度变化规律一致时，轨道水平折角相近，而与相邻墩柱线刚度相同的情况比，折角会较大;相邻跨等刚度时，线刚度越小，水平折角越大;轨道竖向折角和水平向折角的变化趋势基本一致，同一位置，竖向折角值比水平向折角值小。　　(6)研究了扣件刚度对主梁变形及轨道变形的影响。结果表明:扣件刚度变化对主梁纵向位移影响很小，对主梁横向位移有一定影响，当扣件刚度较小时，随着扣件刚度的增大，主梁的横向位移会有较大的增长趋势，而当扣件的刚度大到一定程度，其刚度再增大，主梁的位移增加幅度将明显减小;增加扣件横向刚度基本上不会改善轨道在梁缝处的轨面相对位移，反而可能会使轨道折角有增大趋势。　　(7)对本文典型依托工程在不同设防烈度的地震动作用下的行车安全性进行了评价，并初步提出了控制措施。对本文所分析的依托工程，轨道平行转角和折转角均满足要求，非路桥过渡端梁端错位也满足要求，而路桥过渡端轨道错位部分不满足要求;8度(0.2g、0.3g)墩高超过5m、7度(0.15g)墩高超过15m时，轨道错位不满足规范要求，应对结构体系进行优化或采取安全防护措施。
作者：	阚正明
专业：	土木工程；桥梁与隧道工程
导师：	徐秀丽;李雪红
授予学位：	硕士
授予学位单位：	南京工业大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文