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原文传递减震榫的减震性能及其在铁路桥梁中的应用研究

论文题名：	减震榫的减震性能及其在铁路桥梁中的应用研究
关键词：	铁路桥梁;减震榫结构;地震荷载;抗震设计
摘要：	近年来，随着我国高速铁路建设的迅速发展，高速铁路桥梁的抗震性能越来越受到重视。针对高速铁路桥梁重力式桥墩“延性抗震设计难”的问题，引入振动控制技术无疑是一种有效的解决办法。然而由于铁路桥梁高刚度的使用需求，已有结构振动控制装置应用于铁路桥梁特别是高速铁路桥梁受到了许多制约和限制。本文基于“支座功能分离”的设计思路，通过理论研究与试验相结合的方式对减震榫—活动支座系统应用于高速铁路简支梁桥的可行性及减震性能进行了系统研究。　　本研究主要内容包括：⑴综合考虑减震榫的使用需求，系统地研究了减震榫的具体结构形式、设计方法及连接方式等问题。根据减震榫的结构形式给出了由3个独立形状参数确定的截面变化公式，并推导了其主要力学性能参数的理论公式。给出了理想弹塑性材料条件下，减震榫弹塑性变形的简化计算方法，并研究了形状参数对减震榫初始弹性刚度及延性比的影响。对减震榫与墩、梁之间的连接方式进行了研究，并分析了减震榫—活动支座系统安装在高速铁路简支梁桥的刚度需求。⑵对两组全尺寸减震榫试件进行了拟静力试验，着重分析了减震榫的滞回曲线及粘滞阻尼系数等耗能指标，并对其强度、刚度等力学性能做出了评价;分别采用两种方法确定了减震榫的恢复力模型，并分析了加载位移及循环周数对其非线性刚度的影响;对减震榫进行了有限元仿真分析，并与试验结果与理论值进行对比，验证了其力学性能参数理论公式的正确性及有限元模型的合理性。⑶建立了客运专线5×32m简支梁桥的分析模型，研究了减震榫-活动支座简支梁桥在地震作用下的动力响应，对减震榫在纵桥向及横桥向的减震效果做出了具体评价;针对减震榫—活动支座桥梁的非线性问题与规范弹性反应谱计算方法之间的矛盾，系统研究了其等效线性化的求解方法，并给出了减震榫-活动支座桥梁的简化计算步骤。⑷从支座自身力学特性、桥梁的动力特性及实际中的非理想因素三个方面出发，系统研究了多种因素对减震榫-活动支座简支梁桥地震响应及耗能效果的影响。建立单墩模型，研究了减震榫屈服强度、屈后刚度比对桥墩受力及梁体位移的影响规律。研究了桥墩高度对减震榫减震效果的影响，得出减震榫宜用于自振周期小于0.2s的低矮桥墩的结论。建立了考虑支座摩擦的减震榫—活动支座恢复力模型，在此模型基础上深入研究了活动支座摩擦及摩擦系数大小对减震榫-活动支座简支梁桥地震响应及耗能效果的影响。(4)建立了考虑轨道约束的线桥一体化计算模型，详细分析了轨道约束对减震榫耗能效果的影响。⑸针对CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路的结构特点，建立了减震榫-活动支座简支梁桥无砟轨道无缝线路的线-板-桥-墩空间一体化分析模型，分析了桥梁伸缩、挠曲及列车制动对桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路纵向力的影响，为减震榫-活动支座简支梁桥上铺设CRTSⅡ型板式无砟轨道无缝线路提供一定的设计指导。
作者：	孟兮
专业：	防灾减灾工程及防护工程
导师：	高日
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文