大跨度高速铁路矮塔斜拉桥减隔震研究

来源 :兰州交通大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:sondenaclaire3
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
矮塔斜拉桥结构独特、造型美观、跨越能力强、施工方便,成为桥梁设计方案中的优选桥型,但梁体自重大,对全桥抗震不利。在不同结构形式的矮塔斜拉桥中,塔梁固结体系的该桥型纵向刚度较大、自振周期较短,因此结构在地震作用下的内力响应较大,应采取合理减隔震措施对桥梁进行抗震设计以控制全桥关键位置的内力与位移。以一座主跨224m的塔梁固结、墩梁分离矮塔斜拉桥为例,通过MIDAS/Civil建立有限元模型,采用动态时程分析法研究该桥分别采用黏滞阻尼器和摩擦摆隔震支座后关键截面的内力与位移响应。对减隔震装置的参数进行优化,计算并分析减隔震装置最优参数下的减、隔震率。论文主要研究内容如下:(1)叙述矮塔斜拉桥的发展和结构、受力特点。查阅文献,了解近年来桥梁抗震领域的研究现状以及桥梁抗震设计理念的发展衍变。对比桥梁地震反应的分析方法,基于背景工程中的大跨度非规则桥梁,选择动态时程分析法。根据地震激励选取原则,结合桥址地震参数选取三条地震波,调峰组合后输入。(2)对背景工程进行了概括,介绍了主梁、桥墩、承台、索塔、斜拉索以及桩基在有限元软件中的模拟方法。考虑斜拉索的垂度效应后,斜拉索等效弹性模量与材料弹性模量相差仅2.67‰,即拉索垂度效应很小,计算中采用拉索材料弹性模量。为研究地基类型对结构动力特性的影响,分别建立了有、无桩基础的桥梁模型,考虑桩-土-结构相互作用后,结构变柔,自振周期增大了0.123s,结构关键位置处的内力小而位移大,即桩-土-结构作用对结构动力特性影响较大。考虑到客运专线对桥梁线形的严格要求,桥梁基础边界条件采用桩基础。为研究减隔震装置的减震耗能效率,以全桥关键位置的内力及位移值作为研究参量,提取了基准模型的对比数据。(3)以Maxwell模型模拟黏滞阻尼器,在2#主墩顶与梁体间布设4个阻尼器。为得到该桥黏滞阻尼器的最优参数,分析了该桥在不同阻尼指数与阻尼系数下的地震响应及规律。在最优参数α=0.3,C=10000 k N/(m·s-1)0.3下,黏滞阻尼器对结构整体内力减震率达到35.1%~44.7%,位移减震率达到26.0%,有效降低了制动墩的内力与梁体位移,虽导致2#主墩的内力与位移增加,但全桥各墩内力分布趋于均匀。黏滞阻尼器结构自振特性表明:阻尼器不会为结构提供附加刚度,不影响结构固有动力特性。(4)以双折线模型模拟摩擦摆隔震支座并在全桥采用。为得到该桥摩擦摆隔震支座的最优参数,保持边墩支座曲率半径为4m,摩擦系数为0.04,主墩支座曲率半径、摩擦系数分别取5~11m、0.02~0.09,分析该桥在不同支座曲率半径与摩擦系数下的地震响应。主墩摩擦摆隔震支座在最优参数R=9m,μ=0.05下,对结构整体内力隔震率达到42.3%~49.9%,位移隔震率达到5.2%。隔震后结构自振频率减小,自振周期延长了0.9018s,桥墩及主塔的内力与位移明显降低,两主墩内力差值减小。主梁位移增加明显,即摩擦摆隔震支座通过大位移实现摩擦耗能从而降低了结构地震响应。
其他文献
大西洋经向翻转流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,简称AMOC)是气候系统重要的组成部分,它的强度与全球热量分配密切相关,厘清其变化机理对全球变暖背景下的未来预估至关重要。海洋沉积物记录发现,在晚更新世,AMOC的变化与地球岁差以及倾角有紧密联系,但其物理机理尚不清楚。本文利用海洋大气全耦合气候模型COSMOS,通过改变岁差以及倾角的敏感性试
学位
在我国“十三五”发展规划和交通强国建设纲要中,明确提出了强化前沿关键科技的研发,和对引发交通产业变革的前瞻性、颠覆性技术的研究。目前,我国正处于构建交通运输网的黄金机遇期,其中,铁路隧道已突破16000座,总长度突破20000 km,以凿岩台车为代表的大型机械化隧道施工日趋完善,隧道施工逐步由人工施工向机械化施工转变,与此同时,涌现出了一些结构复杂化、管理信息化、施工智能化的创新性技术。如今,我国
学位
在气候变化影响下,青藏高原地区冰川退缩明显,为冰湖的形成与快速扩张提供了有利条件。由于冰湖形成年限通常较短,冰湖状态不够稳定,易受自身原因或外部因素影响发生溃决,随之而来的是冰湖溃决导致的洪水灾害。随着气候变化影响不断加深,近年来冰湖溃决事件发生频率明显上升,以往未曾报道过该类灾害事件的地区也受到了冰湖溃决灾害的影响,冰湖溃决事件呈频率升高、范围增大的趋势。以往对冰湖的研究工作主要集中在喜马拉雅地
学位
高填黄土复式明洞因能适应黄土高原山高谷深、沟壑纵横的地形特点,又能较好的协调新建铁路选线与既有公路、铁路明洞在空间上的交叉冲突,被广泛应用在西北地区的交通路网建设中。然而,高回填又使结构长期负担过大的覆土荷载,易产生纵向裂缝,影响结构安全,合理的减载措施对其长期安全运营至关重要。EPS板作为一种有效的减载材料已经被广泛应用在高填管、涵的建设当中。本文利用颗粒流软件PFC2D建立高填黄土复式(减载)
学位
矮塔斜拉桥结合了一般斜拉桥与连续梁桥两者的特点,其跨越能力比连续梁大,抗振动性能比斜拉桥好,施工方便,并且外观丰富柔美,被广泛的应用于高速铁路中。但由于桥梁施工步骤多,需要对桥梁施工阶段进行分析,并且研究列车荷载作用下桥梁的动力响应,以达到高速列车的行车要求。本文以新建福厦铁路雷公山特大桥(118m+224m+118m)矮塔斜拉桥为工程背景,根据设计图纸以及现场实际情况,选取合理的参数,使用Mid
学位
通过青藏高原沱沱河某路基工程区现场地质勘探发现存在季节性地表积水处的地基土体为融化区而其他区域地基土体为多年冻土区,两者地温情况截然相反。为探究季节性地表积水对多年冻土地基温度的影响;多年冻土水分场与温度场相互影响机理。开展多年冻土区水热耦合机理研究,建立考虑水分迁移携带热量对流的水热耦合数学模型,在COMSOL Multi-physics有限元软件中模拟经典土柱单向冻结试验验证水热耦合数学模型,
学位
随着箱形截面梁的广泛应用,学者们对箱梁剪力滞效应进行了深入研究。在以能量变分法求解剪力滞效应的文献中,翘曲位移函数修正系数直接给出,并未解释如何得来。在常见的三跨连续箱梁桥中,各跨两端约束条件各异,分析不同约束条件对跨内剪力滞效应的影响规律,有助于更全面地考虑箱梁纵向内力变化。同时,现行桥梁规范中箱梁有效宽度的规定没有区分荷载类型,但箱梁分别在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应并不相同,求解截面
学位
新疆地处亚洲内陆干旱区腹心地带,是中西方文化荟萃之地,也是古丝绸之路的重要地段,有着非常丰富的古人类活动遗址。研究环准噶尔盆地全新世的人类活动遗址的时空分布与地理环境之间的关系,不仅可以理清典型干旱区过去人类活动与气候变化的关系,也可以为人类在当今气候背景之下选择适宜的生存策略提供经验。本研究基于Arc.GIS平台,对环准噶尔盆地史前时期与历史时期人类活动遗址进行时空分析(历史时期的下限为清朝结束
学位
亚洲中部干旱区和东亚季风区的湿度/降水变化,在全新世以来不同时间尺度上均呈现出错位相或反位相的变化关系,这种现象被称为全新世气候变化的“西风模态”(下文简称“西风模态”)。“西风模态”是区域水文气候响应全球变化的典型表现,而从更宏观的角度理解湿度/降水的时空分异特征,有助于进一步加深对北半球水文气候变化规律和驱动机制的认识,但受研究材料空间分布极不均匀等条件限制,至今对北半球不同时间尺度的水文气候
学位
随着制动力分配、混凝土收缩徐变及施工变形控制等关键问题的解决,再加上大变形量伸缩缝与大吨位支座技术的成熟,近年来连续梁桥的发展方向趋向于大跨、超长联。长联大跨连续梁桥巨大的梁体质量激发的地震力大且地震反应复杂,给制动墩及其基础的抗震设计带来挑战。为完善超长联大跨连续梁桥的减、隔震技术,将负刚度装置引入到长联大跨隔震连续梁桥中研究负刚度装置的隔震性能。基于CSi Bridge软件建立全桥有限元模型,
学位