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随着城市轻轨高架桥梁占交通干线比例的增加,地震发生时列车过桥概率随之变大,同时列车运行速度不断提高,使得地震作用下桥梁结构的动力响应加强,近断层地震动因其近断层效应给桥梁结构带来的严重损害日益引起研究者的注意。本文以北京轨道交通房山线长阳镇站~稻田站区间轻轨高架桥梁为研究对象,对近断层地震作用下的高架桥梁动力响应进行分析和讨论。本文的主要研究内容如下: (1)引进太平洋地震工程研究中心强震数据库(PEER Strong Motion Database)实际强震记录,利用地震动反应谱、傅里叶谱和功率谱,从时域和频域两个方面对不同地震动频谱特性进行了分析,归纳整理了不同类型地震动特征,选取满足地震动加速度时程计算需要的强震记录。 (2)利用ANSYS有限元软件,以城市轻轨钢筋混凝土高架五跨简支梁桥为研究对象,建立高烈度区地震作用下的非线性全桥模型,计算了水平及竖向地震作用下的桥梁的弹塑性响应;分别输入脉冲型近断层地震动、无脉冲型近断层地震动和远断层地震动三种不同类型的地震动进行时程分析,并对比其作用下城市轻轨高架桥梁结构的动力响应。 (3)通过已建立的地震作用下城市轻轨高架桥梁动力分析模型,采用非线性时程分析方法对城市轻轨高架桥梁进行了大量的仿真计算,研究了不同车速、不同墩高和不同强度地震动参数对城市轻轨高架桥梁系统的动力响应的影响规律。 (4)研究了地震作用下,不同竖向与水平峰值加速度比值(V/H)及横向速度峰值与加速度峰值比(PGV/PGA)对城市轻轨高架桥梁结构的动力响应的影响,研究表明:随着V/H的增加,桥梁墩底轴力和跨中竖向位移都呈现增大的趋势;对于短周期桥梁,随着PGV/PGA的增大,桥梁跨中横向位移及内力响应均呈现增加的趋势,且非脉冲型近断层和远断层地震动作用下响应变化趋势基本趋同,脉冲型近断层地震动响应表现出不同的特点。由于水平向和竖向加速度分量并不互相耦合,横向作用的脉冲特点对竖向轴力影响不明显。