【博士】大跨度鐵路斜拉橋抗震設計方法初探【2005】

內容簡介

　　學科專業(yè)：土木工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：同濟大學　　學位年度： 2005年　　由于斜拉橋具有造型美觀、跨越能力強、跨徑布置靈活和施J：干擾少等特點，并具有良好的力學性能及經濟指標，因此，自上世紀5 o年代以來，現代斜拉橋發(fā)展非常迅速，跨徑不斷增大，技術不斷進步，目前我國在建的蘇通大橋主跨已破千米大關，達1088m；大跨度鐵路斜拉橋的建設也不甘落后，目前丹麥已建成主跨490m的厄勒海峽橋，列車最高時速達200公里；隨著主跨31 2m的公鐵兩用斜拉橋--蕪湖大橋于2000年建成通車，我國大跨度鐵路斜拉橋的建設也已進入一個新的發(fā)展時期，我國正在設計研究主跨大于500m的客貨混跑的鐵路斜拉橋。由于鐵路列車活載大、運行速度高以及列車運行平穩(wěn)性和旅客乘坐舒適性要求高，因而大跨度鐵路斜拉橋除需具備合理的結構受力體系，較好的抗風、抗震性能外，還需要具有較大的豎、橫向剛度。就大跨度鐵路斜拉橋抗震設計而言，應包括兩個方面，其一是結構的抗震性能設計，其二是地震時鐵路列車走行安全性分析。前者因荷載及結構體系與大跨度公路斜拉橋有所不同，其抗震性能仍需另行研究，后者則是因鐵路列車運行方式的特殊性而產生的大跨度鐵路斜拉橋抗震設計研究獨有的問題。因此，本文為滿足大跨度鐵路斜拉橋合理抗震設計的需要，比較系統(tǒng)地探討大跨度鐵路斜拉橋抗震設計方法。其主要內容如下：　　(1)總結分析國內外大跨度鐵路斜拉橋的建設現狀和發(fā)展趨勢，闡明其結構體系及其抗震設計特點；在整理分析國內外現有鐵路橋梁及大跨度公路斜拉橋抗震設計方法研究成果的基礎上，提出大跨度鐵路斜拉橋抗震設計中存在的主要問題及需解決的研究課題?！　?2)從橋梁抗震設計的機理出發(fā)，通過總結分析一些國家或地區(qū)普通橋梁抗震設　　計規(guī)范對重要性等級最高的橋或大跨度橋梁的抗震設防標準及抗震性能要求的規(guī)定，并參考國內外公路及鐵路橋梁抗震研究成果，針對大跨度鐵路斜拉橋的實際結構體系和使用功能要求，提出大跨度鐵路斜拉橋的二級抗震設防標準及其抗震性能目標，并對其兩階段抗震設計思想進行初步闡述?！　?3)以我國擬建的某主跨為504m的雙塔雙索面公鐵兩用斜拉橋為實例，初步探討大跨度鐵路斜拉橋抗震“概念設計”方法?！　?4)通過對大跨度公鐵兩用斜拉橋動態(tài)時程地震響應分析及塔梁連接阻尼器參數敏感性分析，詳細討論大跨度鐵路斜拉橋地震響應動態(tài)時程分析法及塔、梁間連接裝置的合理設計和參數的優(yōu)化方法。　　(5)以隨機振動理論為基礎，采用輪軌蠕滑理論，建立車一橋空間耦臺振動系統(tǒng)地震響應計算模型，計算分析地震時列車通過大跨度斜拉橋的走行性，并對地震發(fā)生時，各種類型列車過橋的抗脫軌安全性進行討論和檢算。初步提出地震時列車通過大跨度鐵路斜拉橋的運行安全性標準，初步探討地震作用時，列車與大跨度鐵路斜拉橋系統(tǒng)空間耦合振動分析理論，編制地震時車橋系統(tǒng)空間耦臺振動響應計算軟件，并實際應用于地震發(fā)生時列車過橋的安全性及平穩(wěn)性檢算與評估?！　?6)根據本文研究結果，并借鑒國內外大跨度橋梁抗震設計研究成果，總結提出可直接應用于工程實踐的大跨度鐵路斜拉橋抗震設計實用方法及其操作流程。　　

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