【博士】大跨度鐵路斜拉橋抗震設(shè)計(jì)方法初探【2005】

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　　學(xué)科專業(yè)：土木工程　　授予學(xué)位：博士 　　學(xué)位授予單位：同濟(jì)大學(xué)　　學(xué)位年度： 2005年　　由于斜拉橋具有造型美觀、跨越能力強(qiáng)、跨徑布置靈活和施J：干擾少等特點(diǎn)，并具有良好的力學(xué)性能及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，因此，自上世紀(jì)5 o年代以來(lái)，現(xiàn)代斜拉橋發(fā)展非常迅速，跨徑不斷增大，技術(shù)不斷進(jìn)步，目前我國(guó)在建的蘇通大橋主跨已破千米大關(guān)，達(dá)1088m；大跨度鐵路斜拉橋的建設(shè)也不甘落后，目前丹麥已建成主跨490m的厄勒海峽橋，列車(chē)最高時(shí)速達(dá)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(chē)，我國(guó)大跨度鐵路斜拉橋的建設(shè)也已進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期，我國(guó)正在設(shè)計(jì)研究主跨大于500m的客貨混跑的鐵路斜拉橋。由于鐵路列車(chē)活載大、運(yùn)行速度高以及列車(chē)運(yùn)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(jié)構(gòu)受力體系，較好的抗風(fēng)、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(shè)計(jì)而言，應(yīng)包括兩個(gè)方面，其一是結(jié)構(gòu)的抗震性能設(shè)計(jì)，其二是地震時(shí)鐵路列車(chē)走行安全性分析。前者因荷載及結(jié)構(gòu)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(chē)運(yùn)行方式的特殊性而產(chǎn)生的大跨度鐵路斜拉橋抗震設(shè)計(jì)研究獨(dú)有的問(wèn)題。因此，本文為滿足大跨度鐵路斜拉橋合理抗震設(shè)計(jì)的需要，比較系統(tǒng)地探討大跨度鐵路斜拉橋抗震設(shè)計(jì)方法。其主要內(nèi)容如下：　　(1)總結(jié)分析國(guó)內(nèi)外大跨度鐵路斜拉橋的建設(shè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，闡明其結(jié)構(gòu)體系及其抗震設(shè)計(jì)特點(diǎn)；在整理分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有鐵路橋梁及大跨度公路斜拉橋抗震設(shè)計(jì)方法研究成果的基礎(chǔ)上，提出大跨度鐵路斜拉橋抗震設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題及需解決的研究課題?！　?2)從橋梁抗震設(shè)計(jì)的機(jī)理出發(fā)，通過(guò)總結(jié)分析一些國(guó)家或地區(qū)普通橋梁抗震設(shè)　　計(jì)規(guī)范對(duì)重要性等級(jí)最高的橋或大跨度橋梁的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及抗震性能要求的規(guī)定，并參考國(guó)內(nèi)外公路及鐵路橋梁抗震研究成果，針對(duì)大跨度鐵路斜拉橋的實(shí)際結(jié)構(gòu)體系和使用功能要求，提出大跨度鐵路斜拉橋的二級(jí)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及其抗震性能目標(biāo)，并對(duì)其兩階段抗震設(shè)計(jì)思想進(jìn)行初步闡述?！　?3)以我國(guó)擬建的某主跨為504m的雙塔雙索面公鐵兩用斜拉橋?yàn)閷?shí)例，初步探討大跨度鐵路斜拉橋抗震“概念設(shè)計(jì)”方法?！　?4)通過(guò)對(duì)大跨度公鐵兩用斜拉橋動(dòng)態(tài)時(shí)程地震響應(yīng)分析及塔梁連接阻尼器參數(shù)敏感性分析，詳細(xì)討論大跨度鐵路斜拉橋地震響應(yīng)動(dòng)態(tài)時(shí)程分析法及塔、梁間連接裝置的合理設(shè)計(jì)和參數(shù)的優(yōu)化方法?！　?5)以隨機(jī)振動(dòng)理論為基礎(chǔ)，采用輪軌蠕滑理論，建立車(chē)一橋空間耦臺(tái)振動(dòng)系統(tǒng)地震響應(yīng)計(jì)算模型，計(jì)算分析地震時(shí)列車(chē)通過(guò)大跨度斜拉橋的走行性，并對(duì)地震發(fā)生時(shí)，各種類型列車(chē)過(guò)橋的抗脫軌安全性進(jìn)行討論和檢算。初步提出地震時(shí)列車(chē)通過(guò)大跨度鐵路斜拉橋的運(yùn)行安全性標(biāo)準(zhǔn)，初步探討地震作用時(shí)，列車(chē)與大跨度鐵路斜拉橋系統(tǒng)空間耦合振動(dòng)分析理論，編制地震時(shí)車(chē)橋系統(tǒng)空間耦臺(tái)振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算軟件，并實(shí)際應(yīng)用于地震發(fā)生時(shí)列車(chē)過(guò)橋的安全性及平穩(wěn)性檢算與評(píng)估?！　?6)根據(jù)本文研究結(jié)果，并借鑒國(guó)內(nèi)外大跨度橋梁抗震設(shè)計(jì)研究成果，總結(jié)提出可直接應(yīng)用于工程實(shí)踐的大跨度鐵路斜拉橋抗震設(shè)計(jì)實(shí)用方法及其操作流程?！　?

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