详情

原文传递高烈度地震区铁路简支梁桥防落梁限位装置设计参数研究

论文题名：	高烈度地震区铁路简支梁桥防落梁限位装置设计参数研究
关键词：	铁路简支梁桥;限位装置;动力时程分析;高烈度地震区
摘要：	桥梁上部结构发生落梁是桥梁在地震中倒塌的一个主要原因。如果作用在结构上的地震力过大就会使得支座发生破坏，当梁墩的相对位移大于支座的搭接长度后，上部结构就会发生落梁。防落梁限位装置是一种新型的减震、抗震设计和加固的方法，它的主要功能是减小梁墩的相对位移，阻止梁体从支座上脱落。地震中落梁导致的灾害引起各国专家学者的高度重视，近年来关于此方面的研究越来越多，并已取得一定的成果。但是在防落梁限位装置的设计方法、限位装置的参数优化研究，以及限位装置的开发方面还存在很多问题，尤其是我国在这方面的研究尚处于起步阶段，虽然有实际工程已经使用了限位装置，但是仅仅把它当作是一个构造措施，缺乏相应的理论计算分析，故亟待开展此领域的研究工作。　　本文针对目前我国处于高烈度地震区铁路简支梁桥防落梁限位装置设计中所存在的问题，就限位装置系统参数对限位桥梁系统的影响规律、影响限位效果的因素、限位装置系统的参数优化等问题进行了系统深入的研究分析。主要的研究工作如下: 　　1.建立了两跨简支梁全桥分析模型，系统研究了影响防落梁限位装置纵向限位效果的因素，并对几种纵向限位装置参数进行了优化分析。具体进行了如下工作:(1)对比了国内外专家学者纵向限位的设计方法，以及各种方法的优缺点，为我国铁路简支梁桥纵向防落梁的设计提供有意义的参考;(2)通过建立8种墩高，11种限位装置刚度比的有限元计算分析模型，选用7条实际地震动作为激励，进行结构地震响应时程分析，得出了限位装置参数对限位效果的影响规律;(3)比较了不同纵向限位装置对限位桥梁系统的限位效果，得出了单拉模型限位效果更好的结论。　　2.建立了两跨简支梁全桥模型，系统研究了影响防落梁限位装置横向限位效果的因素，并对各种横向限位装置参数进行了优化分析。具体进行了如下工作:(1)基于有限元软件ABAQUS，建立了横向防落梁限位装置有限元模型，利用混凝土塑性损伤本构模型，得到横向挡块的极限承载能力;(2)系统地研究了横向限位装置与梁体的间隙e对横向限位效果的影响。通过计算分析，建议主梁与挡块的间隙e的取值范围在4-6cm之间;(3)计算研究了支座刚度、挡块刚度、地震波对限位装置限位效果的影响规律。　　3.建立了两跨简支梁桥计算模型，选用7条实际地震动作为竖向激励，进行了全桥动力时程分析。计算表明:在支座破坏时，梁墩的竖向相对位移较大;支座不破坏时，梁墩的竖向相对位移较小，可不进行竖向限位设计，只需进行支座抗滑移等验算。　　4.分别讨论了在支座破坏情况下，纵向+竖向和横向+竖向两种地震组合下限位装置的刚度比对限位效果的影响，进一步比较了三向地震作用下有无竖向限位装置的限位效果。研究结果表明:三向地震作用下由于限位装置间的相互影响，限位装置的限位效果会受到减弱，在今后的设计中应该充分考虑到这一规律。
作者：	徐源庆
专业：	桥梁与隧道工程
导师：	钟铁毅
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2011
正文语种：	中文