鐵路高墩抗震設(shè)計方法研究.pdf

1、高墩橋梁在我國西部高烈度地震區(qū)廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合鐵路高墩的特點(diǎn),采用理論分析、數(shù)值模擬與試驗研究相結(jié)合的方法,系統(tǒng)地研究了鐵路高墩的地震反應(yīng)特點(diǎn),剖析了鐵路高墩設(shè)計中的存在問題,提出了鐵路高墩的抗震設(shè)計方法,并對現(xiàn)有的設(shè)計提出了改進(jìn)措施。主要研究工作如下:
　　 (1)以目前常用的鐵路空心高墩為研究對象,通過大比例尺擬靜力模型試驗得到了空心高墩在水平反復(fù)荷載作用下的骨架曲線、滯回曲線、塑性鉸區(qū)長度及破壞特征。采用數(shù)值模擬分析方法

2、得到了骨架曲線與滯回曲線,并與試驗結(jié)果進(jìn)行了比較。提出了空心高墩的合理配筋率及配置方式。
　　 (2)在擬靜力模型試驗基礎(chǔ)上,建立了彈塑性梁單元分析模型,研究了高墩的彈塑性地震反應(yīng)。用增量動力分析(IDA)方法研究了空心高墩塑性鉸的形成及擴(kuò)展規(guī)律。在高墩地震反應(yīng)研究的基礎(chǔ)上,提出了適用于高墩橋梁的延性抗震設(shè)計方法。討論了高墩的延性類別、塑性耗能機(jī)制、延性驗算指標(biāo)及驗算方法,通過算例驗證了所提方法的適用性。
　　 (3)考

3、慮到高墩在抗震救災(zāi)及災(zāi)后重建中的重要性,提出了“小震靠抗,強(qiáng)震靠隔”的搖擺隔震理念。提出了高墩的墩底搖擺隔震裝置,該裝置能最大限度地減小地震損傷、震后靠自重可完全復(fù)位。用多個只受壓不受拉的豎向彈簧模擬高墩的搖擺提離,建立了搖擺隔震的分布Winkler彈簧模型。通過與振動臺試驗結(jié)果的對比,驗證了分布Winkler彈簧模型的有效性。通過對分布Winkler基礎(chǔ)彈簧模型的推廣,提出了能應(yīng)用于剛性地基上高墩搖擺分析的兩彈簧模型。
　　

4、(4)研究了鐵路樁基礎(chǔ)高墩搖擺隔震設(shè)計方法,分析了強(qiáng)震下高墩的搖擺隔震效果。結(jié)果表明搖擺隔震高墩沒有固定的振動周期,隔震效果穩(wěn)定。橋墩擺動后墩底彎矩基本保持不變,墩底彎矩與基底轉(zhuǎn)角的滯回關(guān)系呈反“Z”字形。
　　 (5)為了便于設(shè)計人員使用,提出了樁基礎(chǔ)高墩搖擺隔震分析的簡化轉(zhuǎn)動彈簧模型。通過與Winkler分布彈簧模型的對比,驗證了簡化轉(zhuǎn)動彈簧模型模擬高墩搖擺隔震的有效性。
　　 (6)研究了樁基礎(chǔ)提離限位鋼筋對搖擺隔