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抗震减震仿真

高速铁路桥梁考虑桩土相互作用的有限元模型建立

【发表时间:2018/2/25】 【阅读次数:962】

王晓波


课题意义:随着近年来我国大力发展高速铁路建设,高速铁路线路对平顺性、稳定性以及经济性提出更高的要求。对铁路桥梁而言,其动力特性不仅受到上部结构和支座的影响,桥墩—桩基体系也是一个不可忽视的方面。由于我国软土地区分布广泛,铁路建设过程中不可避免要经过这些区域,多条拟建的软土地区的高速铁路桥梁需要解决在高速列车荷载下的动力响应问题,针对软土地基线路展开环境震动研究十分必要。因此,课题组展开“桥梁—桥墩—桩—软土地基体系”对高速列车荷载作用下桥梁动力性能的研究分析具有十分重要的意义。

模型建立:在通用有限元软件ANSYS中建立32米跨简支桥梁以及基础等下部结构,然后将模型导入多体动力学软件SIMPACK施加车辆荷载,进行动力响应分析。其中,箱梁、轨道板、底座板、桩、土体均采用实体单元,钢轨、桥墩采用梁单元,各部件之间的连接采用非线性弹簧单元或者接触单元模拟。土体四周采用三维一致粘弹性人工边界,它克服了粘性边界引起的低频漂移,能够模拟人工边界外半无限介质弹性恢复性能,具有良好的频率稳定性。通过采用连续的弹簧—阻尼单元,模拟无限土体振动波的传递和能量的吸收,具有简便、精度良好以及参数稳定的特点。



后续工作:将梁以及下部结构导入SIMPACK中,进行车—桥—墩—桩—土耦合作用分析,在各类地基场地中,将考虑桩土作用和不考虑桩土作用下的模拟结果进行对比分析,研究桩土作用和地基刚度对结构动力响应的影响大小。

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