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原文传递高速铁路梁式桥的场地条件和桥梁抗震性能指标研究

论文题名：	高速铁路梁式桥的场地条件和桥梁抗震性能指标研究
关键词：	铁路梁式桥;抗震设计;场地条件;桩土相互作用;动力分析;抗震性能
摘要：	我国高铁线路穿越地区场地类型复杂，桥梁所占线路里程比例较高，且高铁梁式桥为了满足线路平顺性与舒适性要求梁体与桥墩都采用了相对较大的截面，其抗震性能是否可以满足2009年版的《铁路工程抗震设计规范GB50111-2006》的三水准性能目标要求是业内普遍关注的问题。本文研究内容主要如下: 　　关于场地条件影响方面: 　　分析了225个成层场地的地质剖面资料，计算了不同覆盖土层厚度情况下的场地等效剪切波速，并按照不同规范方法进行了相应的场地分类，表明现行铁路工程抗震设计规范单纯采用剪切波速作为场地划分依据是不合理的;考虑国内不同抗震规范和即将实施的《中国地震动参数区划图GB18306-2015》所采取的地震作用场地调整方法，分析了场地条件对于地震动特征周期和峰值加速度的取值影响;以京沪高铁某32m简支梁桥为例，以前述场地的地质剖面资料为基础分析了不同场地分类对桩—土相互作用时各弹簧刚度取值的影响，在此基础上分析了不同场地条件下单墩模型的墩顶位移与墩底剪力。研究表明场地条件不但影响工程结构设计地震作用的取值，还影响桩—土相互作用时的弹簧刚度取值，对桥墩的地震响应影响也不容忽视。　　关于基于性能的抗震性能指标方面: 　　以典型的40m+64m+40m三跨连续梁桥和32m简支梁桥为例，针对不同桥墩高度(10m～20m)和布置形式，基于Opensees软件建立有限元模型，采用增量动力分析(IDA)方法研究桥墩纵桥向的抗震性能。　　在中等损伤极限状态，位移延性系数介于2.14～2.38，而在严重损伤极限状态，位移延性系数可达到7.84～8.25，远超现行规范容许位移延性系数4.8的限值，可以反映出4.8过于统一和保守，低估了桥墩的延性能力，对于位移延性系数可针对不同的损伤状态给出分级定量的延性设计指标;在10m～20m墩高范围内，墩高和不同墩高布置对位移延性系数的影响均不显著。　　对于墩高在10m～20m范围内的高速铁路梁桥，可以直接采用公路工程抗震设计细则推荐的传统计算方法进行弯矩曲率分析，但应该对等效塑性铰长度再做相关研究进行修正。　　关于抗震性能评估方面: 　　采用基于性能的变形准则计算其易损性，在墩高10m～20m范围内，墩高对桥墩的抗震性能有一定的影响，不同墩高布置影响甚微。在设计基准期内，高速铁路梁桥桥墩基本会发生轻微和中等损伤，发生严重损伤的概率约为30％，而基本不会发生完全破坏即倒塌。　　采用基于性能的变形和能量准则计算案例桥梁的易损性，指出基于IDA方法采用Park-Ang模型计算各损伤状态对应损伤指标DI上限值时存在的不足和Fajfar模型的可用性;通过两个准则分别计算易损性，对比说明符合延性验算的结构，基于性能的变形破坏准则已足以适用。
作者：	鲁冠亚
专业：	土木工程
导师：	倪永军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文