目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 高速鐵路橋梁的特點及震害 1
1.1.1 高速鐵路橋梁的特點 1
1.1.2 我國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 高速鐵路無砟軌道結構抗震性能 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 雙曲面球型減隔震支座 10
1.5 橋梁抗震試驗方法 12
參考文獻 14
第2章 高速鐵路CRTS?Ⅱ型無砟軌道板抗震性能 21
2.1 概述 21
2.2 試驗概述 21
2.2.1 試件設計 21
2.2.2 試驗裝置 23
2.2.3 加載制度及測點布置 24
2.3 無砟軌道板破壞形態(tài) 24
2.4 無砟軌道板抗震性能試驗結果 26
2.5 無砟軌道板恢復力模型 34
2.5.1 理論骨架曲線模型 34
2.5.2 恢復力模型的滯回規(guī)則 37
2.6 本章小結 39
參考文獻 39
第3章 高速鐵路簡支梁橋中高墩抗震性能 41
3.1 概述 41
3.2 圓端形實心墩試驗概況 42
3.2.1 模型原型 42
3.2.2 試驗設計 43
3.2.3 模型材料 44
3.2.4 加載方案 44
3.3 實心墩試驗結果及分析 47
3.3.1 裂縫及破壞行為 47
3.3.2 滯回曲線 48
3.3.3 骨架曲線 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 圓端形空心墩試驗概況 57
3.4.1 模型設計 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 空心墩試驗結果及分析 61
3.5.1 裂縫及破壞行為 61
3.5.2 滯回曲線 63
3.5.3 骨架曲線 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 纖維梁單元方程與求解 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 73
3.8 鋼筋單軸材料本構 86
3.9 纖維梁柱單元法模擬實心墩 87
3.10 墩底鋼筋黏結滑移的影響 91
3.11 圓端形實心墩類似試驗模擬分析 95
3.12 纖維梁柱單元模擬空心墩 96
3.13 本章小結 101
參考文獻 102
第4章 高速鐵路圓端形中高墩抗震設計與參數(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 實心墩模型N-M相關曲線 107
4.3.2 空心墩模型N-M相關曲線 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度的研究 111
4.4.1 等效塑性鉸長度的定義 111
4.4.2 已有等效塑性鉸長度經(jīng)驗公式 112
4.4.3 骨架曲線比較與分析方法的確定 114
4.4.4 圓端形實心墩等效塑性鉸長度參數(shù)分析 115
4.5 高速鐵路橋墩抗震設計配筋的研究 118
4.5.1 橋墩縱筋率設計建議 118
4.5.2 橋墩箍筋設計研究 122
4.6 本章小結 126
參考文獻 126
第5章 高速鐵路圓端形矮墩抗震試驗與設計 128
5.1 概述 128
5.2 低剪跨比實心墩橫橋向試驗概況 129
5.2.1 試驗設計 129
5.2.2 模型材料 129
5.2.3 加載方案 130
5.3 實心墩橫橋向試驗結果及分析 131
5.3.1 裂縫及破壞行為 131
5.3.2 滯回曲線與骨架曲線 132
5.3.3 剛度退化特性 133
5.4 纖維梁單元法對圓端形橋墩橫橋向的數(shù)值模擬 134
5.5 考慮彎曲剪切耦合作用的有限單元法模擬 134
5.5.1 修正壓力場理論 136
5.5.2 擾動應力場模型 140
5.5.3 有限元模型單元的實現(xiàn) 143
5.5.4 基于擾動應力場模型對低剪跨比實心墩的模擬 146
5.6 剪切變形對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 170
參考文獻 170
第6章 彎曲破壞型高速鐵路圓端形橋墩的地震損傷指標 174
6.1 概述 174
6.2 既有損傷評估模型 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 模型驗證 182
6.4 損傷指數(shù)和損傷程度的相關性分析 184
6.4.1 損傷指數(shù)計算規(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心墩的雙參數(shù)損傷指標 188
6.5.1 模型參數(shù)設置 188
6.5.2 修正的組合參數(shù) 189
6.5.3 損傷臨界指標 193
6.5.4 試驗驗證 196
6.6 本章小結 199
參考文獻 199
附錄 202
第7章 地震作用下高速鐵路簡支梁橋擬動力試驗 210
7.1 概述 210
7.2 試驗概況 211
7.2.1 試驗原型 211
7.2.2 試驗設計 212
7.2.3 橋墩材料性能參數(shù) 214
7.3 試驗方法 216
7.3.1 試驗加載控制方法 216
7.3.2 擬動力試驗的動力方程 217
7.3.3 試驗加載裝置 217
7.4 地震波選取和試驗工況 218
7.4.1 地震波選取 218
7.4.2 試驗工況 219
7.5 試驗結果及分析 219
7.5.1 試驗現(xiàn)象 219
7.5.2 工況1加載試驗結果 221
7.5.3 工況2加載試驗結果 230
7.6 本章小結 235
參考文獻 235
第8章 采用雙曲面球型減隔震支座的鐵路簡支梁橋振動臺試驗研究 237
8.1 概述 237
8.2 試驗概況 238
8.2.1 工程背景 238
8.2.2 鐵路簡支梁橋原型 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系 244
8.2.5 簡支梁縮尺模型 246
8.3 試驗方法 247
8.3.1 加載系統(tǒng) 247
8.3.2 測量方案 248
8.3.3 試驗工況 249
8.4 試驗現(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計值 256
8.4.3 中墩上支座位移 257
8.4.4 中墩墩底縱筋應變 260
8.5 本章小結 264
參考文獻 265
第9章 采用雙曲面球型減隔震支座的鐵路簡支梁橋數(shù)值模擬方法可行性分析 267
9.1 概述 267
9.2 橋梁結構參數(shù)及建模 267
9.2.1 主梁 268
9.2.2 橋墩 269
9.2.3 其他橋梁結構 276
9.3 隔震和非隔震體系的支座力學模型 276
9.4 鐵路簡支梁橋模型縮尺方案可行性分析 282
9.5 鐵路簡支梁橋數(shù)值模擬方法可行性分析 284
9.5.1 縮尺數(shù)值模型與縮尺試驗模型動力特性對比 284
9.5.2 縮尺數(shù)值模型與縮尺試驗模型地震響應對比 285
9.6 本章小結 288
參考文獻 289
第10章 雙曲面球型減隔震支座的剪力鍵水平承載力設計值研究 291
10.1 概述 291
10.2 支座剪力鍵的數(shù)值模擬和試驗驗證 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隔震橋梁地震響應的影響 299
10.4 墩高對支座剪力鍵水平承載力設計值的影響 301
10.4.1 基于規(guī)范反應譜的地震動輸入選取 302
10.4.2 不同墩高條件下支座剪力鍵水平承載力設計值分析 306
10.5 本章小結 309
參考文獻 309
第11章 采用鋼阻尼支座的鐵路簡支梁橋振動臺試驗 312
11.1 概述 312
11.2 振動臺模型設計及試驗方案 312
11.2.1 鋼阻尼支座設計 312
11.2.2 橋梁模型設計 314
11.2.3 模型結構施工及安裝 322
11.2.4 試驗方案制定 325
11.3 振動臺試驗過程及結果分析 337
11.3.1 試驗過程 337
11.3.2 墩底應變對比分析 341
11.3.3 墩頂及支座位移對比分析 354
11.3.4 墩頂及梁端加速度對比分析 373
11.3.5 減隔震性能評價 386
11.4 本章小結 390
參考文獻 391
第12章 采用鋼阻尼支座的鐵路橋梁地震響應影響參數(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程分析 395
12.3.1 全橋有限元模型 395
12.3.2 地震動輸入 398
12.4 試驗結果與有限元模擬結果對比分析 399
12.4.1 墩底應變對比分析 399
12.4.2 支座位移對比分析 402
12.4.3 梁端加速度對比分析 405
12.4.4 有限元模擬結果與試驗結果差異分析 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 鋼阻尼支座內部連接方式的影響 424
12.6 本章小結 426
參考文獻 427
第13章 采用組合減隔震的鐵路簡支梁橋振動臺試驗 428
13.1 概述 428
13.2 工程背景 429
13.3 試驗簡介與設計 430
13.3.1 鐵路簡支梁橋原型選擇 430
13.3.2 鐵路簡支梁橋振動臺試驗模型相似關系 432
13.3.3 鐵路簡支梁橋振動臺試驗地震動輸入選擇 433
13.3.4 鐵路簡支梁橋振動臺試驗地震激勵加載方案 438
13.3.5 鐵路簡支梁橋振動臺試驗模型 440
13.4 9度近斷層地震動下鐵路簡支梁橋振動臺試驗結果 447
13.4.1 順橋向地震動輸入 447
13.4.2 順橋向+豎向地震動輸入 451
13.5 鐵路簡支梁橋足尺與縮尺有限元模型 455
13.5.1 橋梁上部結構的模擬 456
13.5.2 橋墩結構的模擬 456
13.5.3 邊界條件及全橋有限元模型 457
13.6 鐵路簡支梁橋結構動力特性 459
13.6.1 原型與縮尺有限元模型動力特性對比 459
13.6.2 縮尺有限元模型與振動臺試驗模型動力特性對比 461
13.7 鐵路簡支梁橋有限元分析模型驗證 464
13.8 本章小結 467
參考文獻 468
第14章 采用組合減隔震的鐵路簡支梁橋地震響應影響參數(shù)分析 470
14.1 概述 470
14.2 鐵路簡支梁橋地震響應量化指標 470
14.3 雙曲面球型支座摩擦系數(shù)對鐵路簡支梁橋地震響應的影響 471
14.3.1 摩擦系數(shù)對橋墩內力的影響 472
14.3.2 摩擦系數(shù)對橋梁結構位移的影響 473
14.3.3 摩擦系數(shù)對主梁橫向加速度的影響 474
14.3.4 摩擦系數(shù)對支座滯回耗能特性的影響 475
14.4 雙曲面球型支座等效半徑對鐵路簡支梁橋地震響應的影響 477
14.4.1 支座等效半徑對橋墩內力的影響 477
14.4.2 支座等效半徑對橋梁結構位移的影響 479
14.5 剪力鍵剪斷力對鐵路簡支梁橋地震響應的影響 480
14.5.1 剪力鍵剪斷力設計 481
14.5.2 剪力鍵剪斷力對橋墩內力的影響 482
14.5.3 剪力鍵剪斷力對橋梁結構位移的影響 484
14.5.4 剪力鍵剪斷力對主梁橫向加速度的影響 485
14.6 減震榫間隙對鐵路簡支梁橋地震響應的影響 487
14.6.1 減震榫間隙對橋墩內力的影響 487
14.6.2 減震榫間隙對橋梁結構位移的影響 489
14.6.3 減震榫間隙對主梁橫向加速度的影響 490
14.7 減震榫屈服力對鐵路簡支梁橋地震響應的影響 491
14.7.1 減震榫屈服力對橋墩內力的影響 491
14.7.2 減震榫屈服力對橋梁結構位移的影響 493
14.8 防落梁裝置間隙對鐵路簡支梁橋地震響應的影響 494
14.8.1 防落梁裝置間隙對橋墩內力的影響 494
14.8.2 防落梁裝置間隙對橋梁結構位移的影響 497
14.8.3 防落梁裝置間隙對其自身剪力的影響 498
14.9 組合減隔震體系的合理參數(shù)取值 499
14.10 本章小結 500
參考文獻 501
第15章 高速鐵路連續(xù)梁橋振動臺試驗及地震損傷特征 502
15.1 概述 502
15.2 高速鐵路連續(xù)梁橋振動臺試驗概況 503
15.2.1 全橋原型 503
15.2.2 全橋模型 506
15.2.3 試驗模型配重 509
15.2.4 振動臺試驗工況 510
15.2.5 測試方法及數(shù)據(jù)采集點位布置 512
15.3 高速鐵路連續(xù)梁橋振動臺試驗結果及分析 515
15.3.1 橋墩頻率變化 515
15.3.2 橋墩頂部加速度響應 516
15.3.3 橋墩底部應變響應 518
15.3.4 支座位移響應 520
15.4 地震響應的其他影響因素分析 523
15.4.1 多維地震輸入的影響 523
15.4.2 CRTS Ⅱ型無砟軌道的影響 526
15.5 高速鐵路連續(xù)梁橋地震損傷評估 528
15.5.1 全橋有限元模型 528
15.5.2 全橋有限元模型驗證 530
15.5.3 全橋地震損傷評估 531
15.6 高速鐵路連續(xù)梁橋地震損傷特征 539
15.7 本章小結 541
參考文獻 542