高速鐵路軌道：橋梁系統(tǒng)抗震與減隔震性能

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 高速鐵路橋梁的特點(diǎn)及震害 1
1.1.1 高速鐵路橋梁的特點(diǎn) 1
1.1.2 我國(guó)高速鐵路所處地震帶環(huán)境 1
1.1.3 地震引起的橋梁震害 2
1.2 高速鐵路無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)抗震性能 2
1.3 高速鐵路橋梁墩柱抗震性能 4
1.3.1 圓端形實(shí)心墩 4
1.3.2 空心墩 5
1.4 高速鐵路橋梁摩擦擺支座減隔震性能 7
1.4.1 單凹面摩擦擺支座 7
1.4.2 雙凹面摩擦擺支座 9
1.4.3 雙*面球型減隔震支座 10
1.5 橋梁抗震試驗(yàn)方法 12
參考文獻(xiàn) 14
第2章 高速鐵路CRTS?Ⅱ型無(wú)砟軌道板抗震性能 21
2.1 概述 21
2.2 試驗(yàn)概述 21
2.2.1 試件設(shè)計(jì) 21
2.2.2 試驗(yàn)裝置 23
2.2.3 加載制度及測(cè)點(diǎn)布置 24
2.3 無(wú)砟軌道板破壞形態(tài) 24
2.4 無(wú)砟軌道板抗震性能試驗(yàn)結(jié)果 26
2.5 無(wú)砟軌道板恢復(fù)力模型 34
2.5.1 理論骨架*線模型 34
2.5.2 恢復(fù)力模型的滯回規(guī)則 37
2.6 本章小結(jié) 39
參考文獻(xiàn) 39
第3章 高速鐵路簡(jiǎn)支梁橋中高墩抗震性能 41
3.1 概述 41
3.2 圓端形實(shí)心墩試驗(yàn)概況 42
3.2.1 模型原型 42
3.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 43
3.2.3 模型材料 44
3.2.4 加載方案 44
3.3 實(shí)心墩試驗(yàn)結(jié)果及分析 47
3.3.1 裂縫及破壞行為 47
3.3.2 滯回*線 48
3.3.3 骨架*線 50
3.3.4 延性 51
3.3.5 剛度退化特性 52
3.3.6 耗能性能 53
3.3.7 影響因素分析 55
3.4 圓端形空心墩試驗(yàn)概況 57
3.4.1 模型設(shè)計(jì) 57
3.4.2 模型制作 59
3.4.3 模型材料 60
3.4.4 加載方案 61
3.5 空心墩試驗(yàn)結(jié)果及分析 61
3.5.1 裂縫及破壞行為 61
3.5.2 滯回*線 63
3.5.3 骨架*線 64
3.5.4 延性 65
3.5.5 剛度退化特性 66
3.5.6 耗能性能 67
3.5.7 極差分析 68
3.6 纖維梁?jiǎn)卧匠膛c求解 69
3.6.1 模擬方法 69
3.6.2 求解步驟 71
3.7 混凝土單軸材料本構(gòu) 73
3.8 鋼筋單軸材料本構(gòu) 86
3.9 纖維梁柱單元法模擬實(shí)心墩 87
3.10 墩底鋼筋黏結(jié)滑移的影響 91
3.11 圓端形實(shí)心墩類(lèi)似試驗(yàn)?zāi)M分析 95
3.12 纖維梁柱單元模擬空心墩 96
3.13 本章小結(jié) 101
參考文獻(xiàn) 102
第4章 高速鐵路圓端形中高墩抗震設(shè)計(jì)與參數(shù)分析 104
4.1 概述 104
4.2 模型介紹 105
4.2.1 橋梁參數(shù)介紹 105
4.2.2 數(shù)值分析模型 106
4.3 圓端形橋墩軸壓比研究 107
4.3.1 實(shí)心墩模型N-M相關(guān)*線 107
4.3.2 空心墩模型N-M相關(guān)*線 108
4.3.3 地震作用下橋墩軸力分析 108
4.4 高速鐵路橋墩等效塑性鉸長(zhǎng)度的研究 111
4.4.1 等效塑性鉸長(zhǎng)度的定義 111
4.4.2 已有等效塑性鉸長(zhǎng)度經(jīng)驗(yàn)公式 112
4.4.3 骨架*線比較與分析方法的確定 114
4.4.4 圓端形實(shí)心墩等效塑性鉸長(zhǎng)度參數(shù)分析 115
4.5 高速鐵路橋墩抗震設(shè)計(jì)配筋的研究 118
4.5.1 橋墩縱筋率設(shè)計(jì)建議 118
4.5.2 橋墩箍筋設(shè)計(jì)研究 122
4.6 本章小結(jié) 126
參考文獻(xiàn) 126
第5章 高速鐵路圓端形矮墩抗震試驗(yàn)與設(shè)計(jì) 128
5.1 概述 128
5.2 低剪跨比實(shí)心墩橫橋向試驗(yàn)概況 129
5.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 129
5.2.2 模型材料 129
5.2.3 加載方案 130
5.3 實(shí)心墩橫橋向試驗(yàn)結(jié)果及分析 131
5.3.1 裂縫及破壞行為 131
5.3.2 滯回*線與骨架*線 132
5.3.3 剛度退化特性 133
5.4 纖維梁?jiǎn)卧▽?duì)圓端形橋墩橫橋向的數(shù)值模擬 134
5.5 考慮彎*剪切耦合作用的有限單元法模擬 134
5.5.1 修正壓力場(chǎng)理論 136
5.5.2 擾動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)模型 140
5.5.3 有限元模型單元的實(shí)現(xiàn) 143
5.5.4 基于擾動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)模型對(duì)低剪跨比實(shí)心墩的模擬 146
5.6 剪切變形對(duì)不同墩高墩柱變形的影響 147
5.7 三維有限單元在圓端形橋墩中的應(yīng)用 149
5.7.1 混凝土屈服面 150
5.7.2 混凝土塑性損傷模型 153
5.7.3 混凝土彌散裂縫模型 155
5.7.4 三維有限元分析與裂縫模擬 156
5.8 高速鐵路橋墩橫橋向抗剪承載力公式及抗剪評(píng)估研究 161
5.8.1 已有的抗剪承載力公式 161
5.8.2 抗剪承載力公式比較 165
5.8.3 橋墩模型抗剪承載力評(píng)估 166
5.8.4 高速鐵路圓端形橋墩抗剪承載力公式 168
5.9 本章小結(jié) 170
參考文獻(xiàn) 170
第6章 彎*破壞型高速鐵路圓端形橋墩的地震損傷指標(biāo) 174
6.1 概述 174
6.2 既有損傷評(píng)估模型 174
6.3 有限元分析模型 178
6.3.1 纖維單元模型 178
6.3.2 材料模型 179
6.3.3 橋墩數(shù)值模型 180
6.3.4 低周疲勞特性的影響 181
6.3.5 模型驗(yàn)證 182
6.4 損傷指數(shù)和損傷程度的相關(guān)性分析 184
6.4.1 損傷指數(shù)計(jì)算規(guī)定 184
6.4.2 損傷指數(shù)比較 185
6.5 適用于高速鐵路圓端形實(shí)心墩的雙參數(shù)損傷指標(biāo) 188
6.5.1 模型參數(shù)設(shè)置 188
6.5.2 修正的組合參數(shù) 189
6.5.3 損傷臨界指標(biāo) 193
6.5.4 試驗(yàn)驗(yàn)證 196
6.6 本章小結(jié) 199
參考文獻(xiàn) 199
附錄 202
第7章 地震作用下高速鐵路簡(jiǎn)支梁橋擬動(dòng)力試驗(yàn) 210
7.1 概述 210
7.2 試驗(yàn)概況 211
7.2.1 試驗(yàn)原型 211
7.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 212
7.2.3 橋墩材料性能參數(shù) 214
7.3 試驗(yàn)方法 216
7.3.1 試驗(yàn)加載控制方法 216
7.3.2 擬動(dòng)力試驗(yàn)的動(dòng)力方程 217
7.3.3 試驗(yàn)加載裝置 217
7.4 地震波選取和試驗(yàn)工況 218
7.4.1 地震波選取 218
7.4.2 試驗(yàn)工況 219
7.5 試驗(yàn)結(jié)果及分析 219
7.5.1 試驗(yàn)現(xiàn)象 219
7.5.2 工況1加載試驗(yàn)結(jié)果 221
7.5.3 工況2加載試驗(yàn)結(jié)果 230
7.6 本章小結(jié) 235
參考文獻(xiàn) 235
第8章 采用雙*面球型減隔震支座的鐵路簡(jiǎn)支梁橋振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究 237
8.1 概述 237
8.2 試驗(yàn)概況 238
8.2.1 工程背景 238
8.2.2 鐵路簡(jiǎn)支梁橋原型 239
8.2.3 隔震與非隔震支座原型 242
8.2.4 橋梁原型與縮尺模型相似關(guān)系 244
8.2.5 簡(jiǎn)支梁縮尺模型 246
8.3 試驗(yàn)方法 247
8.3.1 加載系統(tǒng) 247
8.3.2 測(cè)量方案 248
8.3.3 試驗(yàn)工況 249
8.4 試驗(yàn)現(xiàn)象及分析 253
8.4.1 橋墩破壞形態(tài) 253
8.4.2 支座剪力鍵水平承載力設(shè)計(jì)值 256
8.4.3 中墩上支座位移 257
8.4.4 中墩墩底縱筋應(yīng)變 260
8.5 本章小結(jié) 264
參考文獻(xiàn) 265
第9章 采用雙*面球型減隔震支座的鐵路簡(jiǎn)支梁橋數(shù)值模擬方法可行性分析 267
9.1 概述 267
9.2 橋梁結(jié)構(gòu)參數(shù)及建模 267
9.2.1 主梁 268
9.2.2 橋墩 269
9.2.3 其他橋梁結(jié)構(gòu) 276
9.3 隔震和非隔震體系的支座力學(xué)模型 276
9.4 鐵路簡(jiǎn)支梁橋模型縮尺方案可行性分析 282
9.5 鐵路簡(jiǎn)支梁橋數(shù)值模擬方法可行性分析 284
9.5.1 縮尺數(shù)值模型與縮尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛣?dòng)力特性對(duì)比 284
9.5.2 縮尺數(shù)值模型與縮尺試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷卣痦憫?yīng)對(duì)比 285
9.6 本章小結(jié) 288
參考文獻(xiàn) 289
第10章 雙*面球型減隔震支座的剪力鍵水平承載力設(shè)計(jì)值研究 291
10.1 概述 291
10.2 支座剪力鍵的數(shù)值模擬和試驗(yàn)驗(yàn)證 291
10.2.1 支座剪力鍵的數(shù)值模擬 291
10.2.2 支座剪力鍵數(shù)值模擬方案可行性分析 294
10.3 支座剪力鍵水平承載力對(duì)隔震橋梁地震響應(yīng)的影響 299
10.4 墩高對(duì)支座剪力鍵水平承載力設(shè)計(jì)值的影響 301
10.4.1 基于規(guī)范反應(yīng)譜的地震動(dòng)輸入選取 302
10.4.2 不同墩高條件下支座剪力鍵水平承載力設(shè)計(jì)值分析 306
10.5 本章小結(jié) 309
參考文獻(xiàn) 309
第11章 采用鋼阻尼支座的鐵路簡(jiǎn)支梁橋振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn) 312
11.1 概述 312
11.2 振動(dòng)臺(tái)模型設(shè)計(jì)及試驗(yàn)方案 312
11.2.1 鋼阻尼支座設(shè)計(jì) 312
11.2.2 橋梁模型設(shè)計(jì) 314
11.2.3 模型結(jié)構(gòu)施工及安裝 322
11.2.4 試驗(yàn)方案制定 325
11.3 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析 337
11.3.1 試驗(yàn)過(guò)程 337
11.3.2 墩底應(yīng)變對(duì)比分析 341
11.3.3 墩頂及支座位移對(duì)比分析 354
11.3.4 墩頂及梁端加速度對(duì)比分析 373
11.3.5 減隔震性能評(píng)價(jià) 386
11.4 本章小結(jié) 390
參考文獻(xiàn) 391
第12章 采用鋼阻尼支座的鐵路橋梁地震響應(yīng)影響參數(shù)分析 392
12.1 概述 392
12.2 減震榫及鋼阻尼支座有限元模型 392
12.2.1 減震榫有限元模型 392
12.2.2 鋼阻尼支座有限元模型 394
12.3 采用鋼阻尼支座的鐵路橋梁模型非線性時(shí)程分析 395
12.3.1 全橋有限元模型 395
12.3.2 地震動(dòng)輸入 398
12.4 試驗(yàn)結(jié)果與有限元模擬結(jié)果對(duì)比分析 399
12.4.1 墩底應(yīng)變對(duì)比分析 399
12.4.2 支座位移對(duì)比分析 402
12.4.3 梁端加速度對(duì)比分析 405
12.4.4 有限元模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果差異分析 408
12.5 鋼阻尼支座減隔震性能的影響因素分析 409
12.5.1 減震榫半徑的影響 409
12.5.2 減震榫材料屈服強(qiáng)度的影響 417
12.5.3 中間座板和下座板間摩擦系數(shù)的影響 422
12.5.4 鋼阻尼支座內(nèi)部連接方式的影響 424
12.6 本章小結(jié) 426
參考文獻(xiàn)