• EN

数值仿真

基于能量平衡理念的高铁桥梁支座性能设计方法

发布时间:2017/11/2阅读次数:1361次

黄哲


一、研究背景

列车通行安全是高速铁路桥梁设计的基本前提,因此作为其主要组成部件的桥墩、梁体和轨道结构往往采用刚度控制以满足行车安全要求,而支座则是实现桥梁结构中抗震减震设计并可灵活调整的关键部件。目前中国的高速铁路桥梁抗震设计规范对于地震下的整体性能目标并不明确,仅限定了小震下结构弹性、大震下桥墩延性系数在4.8以内,对于支座则考虑为大震下仍然固定连接,然而实际上现行的球形钢支座或盆式橡胶支座可能在大震及更强地震下发生连接破坏,基于简化计算模型的设计较为粗糙,地震下的真实响应行为难以有效控制。


二、方法简介

因此,基于能量平衡的理念,认为地震输入的能量转化为结构的弹性能和塑性能,将支座作为关键设计部件以控制能量的传递和转化,建立了能量转化和设计的理论体系,实现了摩擦摆隔震支座的小震弹性、中震支座滑动、大震桥墩屈服的性能化设计目标,该性能设计的能量方法不需要复杂的迭代即可实现有效设计,在本文中与数值分析相验证,表明了该方法可准确可靠的控制支座塑性和桥墩塑性等工作状态,并对比了现行的铁路和高铁抗震设计规范所设计桥梁结构的地震破坏情况,进一步证明了能量设计方法的有效可靠。本文可为高速铁路桥梁的抗震减震设计提供重要技术支撑。


三、数值结果

 

1、支座位移设计值与时程值的对比

平均谱-桥墩位移1.jpg

2、桥墩墩顶位移设计值与时程值的对比

平均谱-桥墩剪力1.jpg

3、桥墩墩顶剪力设计值与时程值的对比


四、结果分析

上述结果中位移、墩底剪力时程值与设计值均吻合较好,因此,通过能量法设计支座的参数可以实现不同设防地震下的性能目标。