減震榫的減震性能及其在鐵路橋梁中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的迅速發(fā)展，高速鐵路橋梁的抗震性能越來越受到重視。針對(duì)高速鐵路橋梁重力式橋墩“延性抗震設(shè)計(jì)難”的問題，引入振動(dòng)控制技術(shù)無(wú)疑是一種有效的解決辦法。然而由于鐵路橋梁高剛度的使用需求，已有結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制裝置應(yīng)用于鐵路橋梁特別是高速鐵路橋梁受到了許多制約和限制。本文基于“支座功能分離”的設(shè)計(jì)思路，通過理論研究與試驗(yàn)相結(jié)合的方式對(duì)減震榫—活動(dòng)支座系統(tǒng)應(yīng)用于高速鐵路簡(jiǎn)支梁橋的可行性及減震性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
　　本研

2、究主要內(nèi)容包括：⑴綜合考慮減震榫的使用需求，系統(tǒng)地研究了減震榫的具體結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計(jì)方法及連接方式等問題。根據(jù)減震榫的結(jié)構(gòu)形式給出了由3個(gè)獨(dú)立形狀參數(shù)確定的截面變化公式，并推導(dǎo)了其主要力學(xué)性能參數(shù)的理論公式。給出了理想彈塑性材料條件下，減震榫彈塑性變形的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，并研究了形狀參數(shù)對(duì)減震榫初始彈性剛度及延性比的影響。對(duì)減震榫與墩、梁之間的連接方式進(jìn)行了研究，并分析了減震榫—活動(dòng)支座系統(tǒng)安裝在高速鐵路簡(jiǎn)支梁橋的剛度需求。⑵對(duì)兩組全尺寸減震

3、榫試件進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)，著重分析了減震榫的滯回曲線及粘滯阻尼系數(shù)等耗能指標(biāo)，并對(duì)其強(qiáng)度、剛度等力學(xué)性能做出了評(píng)價(jià);分別采用兩種方法確定了減震榫的恢復(fù)力模型，并分析了加載位移及循環(huán)周數(shù)對(duì)其非線性剛度的影響;對(duì)減震榫進(jìn)行了有限元仿真分析，并與試驗(yàn)結(jié)果與理論值進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了其力學(xué)性能參數(shù)理論公式的正確性及有限元模型的合理性。⑶建立了客運(yùn)專線5×32m簡(jiǎn)支梁橋的分析模型，研究了減震榫-活動(dòng)支座簡(jiǎn)支梁橋在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)，對(duì)減震榫在縱橋向及

4、橫橋向的減震效果做出了具體評(píng)價(jià);針對(duì)減震榫—活動(dòng)支座橋梁的非線性問題與規(guī)范彈性反應(yīng)譜計(jì)算方法之間的矛盾，系統(tǒng)研究了其等效線性化的求解方法，并給出了減震榫-活動(dòng)支座橋梁的簡(jiǎn)化計(jì)算步驟。⑷從支座自身力學(xué)特性、橋梁的動(dòng)力特性及實(shí)際中的非理想因素三個(gè)方面出發(fā)，系統(tǒng)研究了多種因素對(duì)減震榫-活動(dòng)支座簡(jiǎn)支梁橋地震響應(yīng)及耗能效果的影響。建立單墩模型，研究了減震榫屈服強(qiáng)度、屈后剛度比對(duì)橋墩受力及梁體位移的影響規(guī)律。研究了橋墩高度對(duì)減震榫減震效果的影響，得

5、出減震榫宜用于自振周期小于0.2s的低矮橋墩的結(jié)論。建立了考慮支座摩擦的減震榫—活動(dòng)支座恢復(fù)力模型，在此模型基礎(chǔ)上深入研究了活動(dòng)支座摩擦及摩擦系數(shù)大小對(duì)減震榫-活動(dòng)支座簡(jiǎn)支梁橋地震響應(yīng)及耗能效果的影響。(4)建立了考慮軌道約束的線橋一體化計(jì)算模型，詳細(xì)分析了軌道約束對(duì)減震榫耗能效果的影響。⑸針對(duì)CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建立了減震榫-活動(dòng)支座簡(jiǎn)支梁橋無(wú)砟軌道無(wú)縫線路的線-板-橋-墩空間一體化分析模型，分析了橋梁伸縮、撓