鐵路高墩抗震設計方法研究.pdf

1、高墩橋梁在我國西部高烈度地震區(qū)廣泛應用。本文結合鐵路高墩的特點,采用理論分析、數(shù)值模擬與試驗研究相結合的方法,系統(tǒng)地研究了鐵路高墩的地震反應特點,剖析了鐵路高墩設計中的存在問題,提出了鐵路高墩的抗震設計方法,并對現(xiàn)有的設計提出了改進措施。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,并與試驗結果進行了比較。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。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展規(guī)律。在高墩地震反應研究的基礎上,提出了適用于高墩橋梁的延性抗震設計方法。討論了高墩的延性類別、塑性耗能機制、延性驗算指標及驗算方法,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及災后重建中的重要性,提出了“小震靠抗,強震靠隔”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基礎彈簧模型的推廣,提出了能應用于剛性地基上高墩搖擺分析的兩彈簧模型。
　　

4、(4)研究了鐵路樁基礎高墩搖擺隔震設計方法,分析了強震下高墩的搖擺隔震效果。結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)角的滯回關系呈反“Z”字形。
　　 (5)為了便于設計人員使用,提出了樁基礎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)研究了樁基礎提離限位鋼筋對搖擺隔