高速铁路大跨连续梁桥土—桩基系统近断层地震动弹塑性响应分析
发布时间：2021-01-20 13:41
采用现行规范进行高速铁路桥梁抗震设计时,通常把桩基础设计为能力保护构件,认为破坏发生在桥墩位置。然而总结国内外近几十年的震害资料表明,不少的桥梁结构是因为桩基础的失效而导致结构的整体破坏。本文以兰宝客运专线中（72+120+72）米大跨连续梁桥东岔沟大桥为研究对象,对近断层地震、高速列车荷载作用下的“桥梁-土-桩基体系”动力响应进行分析和讨论。本文的主要研究内容如下:（1）本文基于改进Penzien模型模拟桩—土相互作用,利用弯矩-曲率分析程序XTRACT计算桥墩、桩基截面的弯矩和曲率,在此基础上利用ANSYS有限元软件,以三跨连续梁桥为研究对象,建立高烈度区地震作用下的两种非线性全桥模型（一种是考虑桩土相互作用的桥梁模型;一种是不考虑桩-土相互作用的墩底固结的桥梁模型）。（2）利用上述模型,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普通地震动三种不同类型的地震动进行时程分析,并对比其作用下两种非线性模型的动力响应。得出考虑桩土相互作用后结构自振频率减小,周期延长,能够很好的避开地震的卓越周期,因此桥梁结构内力减小,但是长周期会导致较大的结构位移。（3）基于高速铁路列车-...
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－４?Ｐｅｎｚｉｅｎ模型
Ｔ输入地藤动??／／／／／／／／／／／／／??图２－４?Ｐｅｎｚｉｅｎ模型?图２－５改进后的Ｐｅｎｚｉｅｎ模型??２．３．２改进后的Ｐｅｎｚｉｅｎ模型参数确定??改进模型中，比较重要的参数是：１．粧周土附加质量；２．各土层的层间弹簧刚度和阻尼；??３．桩土相互作用弹簧刚度和阻尼。其中，桩周土附加质量直接可根据其定义确定。这里，??重点介绍一下两套弹簧一阻尼器系统的参数确定。??１．?土层层间弹簧刚度和阻尼??桩周围场地质量和自由场地模型质点第／层间剪切弹簧刚度尺ｖ，。可由下式得到：??Ｋｖｉ?＝ＧＡＩｈｔ?（２－１）??式中：Ｇ为由ＳＨＡＫＥ程序计算出的该层收敛剪切弹性模量；Ｊ为土柱面积；为第／??层单元土层厚度。桩周土柱和自由场地土柱的面积大小对计算结果的影响较大。孙利民建??议Ｊ值对于桩周土取桩基础承台的面积：对于自山场地在不影响结构部分计党精度的前提??下，可取得尽量大，例如２００倍的承台面积。层间阻尼系数Ｃｗ采用刚度比例型阻尼，其计??算式为：??Ｃｒ，，》Ｋｖ，?（２－２）??式中Ａ为由ＳＨＡＫＥ程序计算出的第／层收敛阻尼；〇）为土层的一阶圆频率。由上述??介绍可以看到，Ｇ和灼均需要用ＳＨＡＫＥ程序计算得到。下面简要介绍它们的确定方法。??土层的剪切模量和阻尼都具有非线性特性，处理土的非线性问题的简化方法之一为等??效线性化方法。如图２－６所示
??尼与应变的关系曲线。土的动力性能曲线表示为Ｇ／（７ｃ－ｙ，弟｝，曲线，图２．７即为典型Ｇ／Ｇ０－??ｙ，斤ｙ曲线形状。首先假定各土层一对初始的剪切模量和阻尼比办，据此计算出相应的??剪应变ｙ０，由该值在Ｇ／Ｇｃ－ｙ，ｆｙ曲线上找出对应的Ｇ／、灼，从而算出新的剪应变丫！，反复??这一过程，直到后一轮得到的Ｇ、＞９值与前一轮得到的Ｇ、＃值相差在允许范围内为止。??Ａ?１－０?Ｉ?ｔ?ｉ?３０??Ｔ?—砂土??Ｔｊ?—一￣?０，８?＇?ｎ．?－－－?２４??严?。，＾??Ｚ?ｖ／％??图２－６等效线性化原理示意图?图２－７剪切模量比和阻尼与应变的关系曲线??如果上层的剪切波速Ｖ，为己知，由Ｖ，可推出初期剪切刚度为：??Ｇ，＝ｐｖ＾?（２－３）??在利用ＳＨＡＫＥ程序进行土层反应计算时
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路桥梁方向脉冲型近断层地震反应分析[J]. 陈令坤,张楠,蒋丽忠,陈格威. 铁道工程学报. 2013(09)
[2]近断层地震方向脉冲效应对高速铁路桥梁弹塑性反应的影响[J]. 陈令坤,张楠,胡超,徐庆元. 振动与冲击. 2013(15)
[3]地震作用下高速铁路列车—无砟轨道—桥梁系统动力响应及列车走行安全研究[J]. 陈令坤,蒋丽忠. 中国铁道科学. 2013(01)
[4]任意移动荷载列作用下简支梁桥竖向振动响应解析分析[J]. 李小珍,张志俊,刘全民. 振动与冲击. 2012(20)
[5]高速铁路简支梁桥地震反应特性研究[J]. 陈令坤,蒋丽忠,余志武,罗波夫. 振动与冲击. 2011(12)
[6]圆端型墩高速铁路桥梁的弹塑性地震反应分析[J]. 陈令坤,蒋丽忠,王丽萍,罗波夫. 华南理工大学学报(自然科学版). 2011(06)
[7]地震作用下高速列车-线路-桥梁系统动力响应[J]. 王少林,翟婉明. 西南交通大学学报. 2011(01)
[8]地震作用对钢桁梁桥车桥系统耦合振动的影响分析[J]. 邓子铭,郭向荣,张志勇. 中南大学学报(自然科学版). 2011(01)
[9]车桥耦合系统非平稳随机振动分析[J]. 张志超,赵岩,林家浩. 振动工程学报. 2007(05)
[10]铁路桥梁与高速列车的动力试验研究[J]. 夏禾,张楠,高日,黄绚晔. 工程力学. 2007(09)
硕士论文
[1]近断层竖向地震动的特征及对连续梁桥的影响研究[D]. 王勇.西南交通大学 2015
[2]轻轨列车通过高架桥梁引起的周围土体振动研究[D]. 宋子威.西南交通大学 2008
本文编号：2989148
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－４?Ｐｅｎｚｉｅｎ模型
Ｔ输入地藤动??／／／／／／／／／／／／／??图２－４?Ｐｅｎｚｉｅｎ模型?图２－５改进后的Ｐｅｎｚｉｅｎ模型??２．３．２改进后的Ｐｅｎｚｉｅｎ模型参数确定??改进模型中，比较重要的参数是：１．粧周土附加质量；２．各土层的层间弹簧刚度和阻尼；??３．桩土相互作用弹簧刚度和阻尼。其中，桩周土附加质量直接可根据其定义确定。这里，??重点介绍一下两套弹簧一阻尼器系统的参数确定。??１．?土层层间弹簧刚度和阻尼??桩周围场地质量和自由场地模型质点第／层间剪切弹簧刚度尺ｖ，。可由下式得到：??Ｋｖｉ?＝ＧＡＩｈｔ?（２－１）??式中：Ｇ为由ＳＨＡＫＥ程序计算出的该层收敛剪切弹性模量；Ｊ为土柱面积；为第／??层单元土层厚度。桩周土柱和自由场地土柱的面积大小对计算结果的影响较大。孙利民建??议Ｊ值对于桩周土取桩基础承台的面积：对于自山场地在不影响结构部分计党精度的前提??下，可取得尽量大，例如２００倍的承台面积。层间阻尼系数Ｃｗ采用刚度比例型阻尼，其计??算式为：??Ｃｒ，，》Ｋｖ，?（２－２）??式中Ａ为由ＳＨＡＫＥ程序计算出的第／层收敛阻尼；〇）为土层的一阶圆频率。由上述??介绍可以看到，Ｇ和灼均需要用ＳＨＡＫＥ程序计算得到。下面简要介绍它们的确定方法。??土层的剪切模量和阻尼都具有非线性特性，处理土的非线性问题的简化方法之一为等??效线性化方法。如图２－６所示
??尼与应变的关系曲线。土的动力性能曲线表示为Ｇ／（７ｃ－ｙ，弟｝，曲线，图２．７即为典型Ｇ／Ｇ０－??ｙ，斤ｙ曲线形状。首先假定各土层一对初始的剪切模量和阻尼比办，据此计算出相应的??剪应变ｙ０，由该值在Ｇ／Ｇｃ－ｙ，ｆｙ曲线上找出对应的Ｇ／、灼，从而算出新的剪应变丫！，反复??这一过程，直到后一轮得到的Ｇ、＞９值与前一轮得到的Ｇ、＃值相差在允许范围内为止。??Ａ?１－０?Ｉ?ｔ?ｉ?３０??Ｔ?—砂土??Ｔｊ?—一￣?０，８?＇?ｎ．?－－－?２４??严?。，＾??Ｚ?ｖ／％??图２－６等效线性化原理示意图?图２－７剪切模量比和阻尼与应变的关系曲线??如果上层的剪切波速Ｖ，为己知，由Ｖ，可推出初期剪切刚度为：??Ｇ，＝ｐｖ＾?（２－３）??在利用ＳＨＡＫＥ程序进行土层反应计算时
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速铁路桥梁方向脉冲型近断层地震反应分析[J]. 陈令坤,张楠,蒋丽忠,陈格威. 铁道工程学报. 2013(09)
[2]近断层地震方向脉冲效应对高速铁路桥梁弹塑性反应的影响[J]. 陈令坤,张楠,胡超,徐庆元. 振动与冲击. 2013(15)
[3]地震作用下高速铁路列车—无砟轨道—桥梁系统动力响应及列车走行安全研究[J]. 陈令坤,蒋丽忠. 中国铁道科学. 2013(01)
[4]任意移动荷载列作用下简支梁桥竖向振动响应解析分析[J]. 李小珍,张志俊,刘全民. 振动与冲击. 2012(20)
[5]高速铁路简支梁桥地震反应特性研究[J]. 陈令坤,蒋丽忠,余志武,罗波夫. 振动与冲击. 2011(12)
[6]圆端型墩高速铁路桥梁的弹塑性地震反应分析[J]. 陈令坤,蒋丽忠,王丽萍,罗波夫. 华南理工大学学报(自然科学版). 2011(06)
[7]地震作用下高速列车-线路-桥梁系统动力响应[J]. 王少林,翟婉明. 西南交通大学学报. 2011(01)
[8]地震作用对钢桁梁桥车桥系统耦合振动的影响分析[J]. 邓子铭,郭向荣,张志勇. 中南大学学报(自然科学版). 2011(01)
[9]车桥耦合系统非平稳随机振动分析[J]. 张志超,赵岩,林家浩. 振动工程学报. 2007(05)
[10]铁路桥梁与高速列车的动力试验研究[J]. 夏禾,张楠,高日,黄绚晔. 工程力学. 2007(09)
硕士论文
[1]近断层竖向地震动的特征及对连续梁桥的影响研究[D]. 王勇.西南交通大学 2015
[2]轻轨列车通过高架桥梁引起的周围土体振动研究[D]. 宋子威.西南交通大学 2008
本文编号：2989148
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