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轨道交通高架连续梁减隔震适应性研究

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轨道交通高架连续梁减隔震适应性研究
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摘要:在对宁溧城际轨道交通连续梁结构进行抗震专项分析中,针对桥墩尺度及景观要求,结合延性设计及能力保护设计理念,进行了采用减隔震支座的抗震适应性研究。分析未隔震和双曲面球型减隔震支座隔震条件下的罕遇地震响应,研究结果表明,各连续梁桥固定墩切向和径向双向、滑动墩径向隔震时,减震效果明显。降低了结构抗震设计的难度,减小了桥墩尺寸及桩基配筋。

关键词:轨道交通;高架桥梁;减隔震设计;延性设计;能力保护设计

1概述

我国的城市轨道交通桥梁设计、建设处于飞速发展阶段,有关轨道交通抗震设计的思路方法也相应在新颁布的《地铁设计规范》及《轨道交通结构抗震设计规范》中进行了规定,考虑到轨道交通桥梁结构在荷载模式、变形要求等方面,既不同于国铁桥梁,也与公路桥梁有很大区别。因此,在进行抗震设计时,需要结合轨道交通桥梁的特点做好结构设计及抗震分析。尤其是设置单固定墩的连续梁结构,采用单纯依靠结构自身“抗”住地震力的设计思路,容易会出现地震力大一增强结构抵抗力一结构刚度增大一地震力进一步增大一需再次增强结构抵抗力的不利循环。因此,如何在满足基于性能的多级设防原则的基础上,能有效的控制桥墩及基础的体量,满足其桥梁的城市景观属性,是抗震设计中需要认真研究的问题,南京至高淳城际轨道禄口机场至溧水段工程为联系南京中心城区与禄口机场、溧水的市域快速轨道交通线路,宁溧城际线路全长约30.161km,其中高架线17.831km,其中跨越沿线道路主要采用主跨45m~100m不等的连续梁结构。

抗震设计时,连续梁由于纵桥向只有一个约束制动墩,在设计地震作用下该制动墩上的支座剪力计算值已经偏大,若考虑延性设计,根据规范要求,制动墩上的支座剪力设计值则应该满足罕遇地震作用,此时只有提高支座抗震等级。

(1-1)

-地震力作用下的支座水平力效应值。 -支座水平抗力值

此外该制动墩处的设计水平剪力及弯矩值也相应增加。若加大截面尺寸,或配筋,又将使得墩底塑性铰处的弯矩承载力增加,给作为能力保护构件进行设计的桩基础的设计带来困难。

因此,为了改善连续梁桥支座在地震作用下的受力状况,并改善下部结构桩基的抗震性能,设计时,研究采用减隔振装置来降低结构的地震响应,以下通过对减隔震在连续梁中的运用实例,阐述了减隔震支座的减震机理,并通过非线性时程分析证明了轨道交通减隔震体系的有效性与可靠性,并提出了直接用于指导生产的减隔震支座设计参数。

2减震机理

2.1 减隔震工作原理

目前国内使用较多的摩擦摆隔震支座主要是双曲面球形减隔震支座,支座构造图见图1-1所示:

根据上盖板曲面(滑动球面)的形式,常采用两种支座形式:柱面支座和球面支座,柱面支座某单方向曲率为零,仅有摩擦耗能能力而无恢复力,而另一方向曲率不为零,具有恢复能力和摩擦能力,一般位于过渡或中间墩上。球面支座各个方向曲率半径相等且不为零,均具有恢复能力和摩擦能力,一般置于固定墩上。

2.1摩擦摆隔震支座的分析模型

图2-3为摩擦摆隔震支座的恢复力模型,由图6-5可知,摩擦摆隔震支座的水平力可表示成恢复力和摩擦力之和,当摆角θ很小时,可表示成如下形式:

在摩擦摆隔震支座的恢复力模型中,几个关键参数的物理意义为 :

为初始刚度, 为摩擦摆的摆动刚度, 为屈服位移,H为两个球面的球心距,分别可用以下公式表示:

从等效刚度的计算公式来看:增大支座的球心距对于减小地震的内力响应效果较好,但支座的变位会相应增大;而增大支座的摩擦系数可有效地减小支座的位移,但地震内力响应会增大。

3结构分析模型及地震参数

3.1 结构分析模型建立

各类型桥梁结构的动力特性分析采用空间有限元程序MIDAS/CIVIL,建模时主梁、桥墩、承台均采用空间梁单元模拟,在承台底用六个弹簧刚度模拟群桩基础的刚度。各桥型结构有限元计算模型见图3-1~图3-3所示,考虑到结构计算的准确性,计算模型中将边跨两侧简支梁半跨重量作为质量加载到边墩上。以下为部分结构有限元模型:

3.2 地震动参数

根据本线的工程场地设计地震动参数专题报告,选取了3条50年2%的概率水平下的水平向加速度时程,图3-4给出了50年超越概率2%的概率水平下的水平向地表加速度时程的3条时程曲线。

3.3 罕遇地震作用下地震响应

如按常规支座进行计算,得到的各桥梁结构在罕遇地震作用时的固定墩内力如下:

可以看出,固定墩墩顶剪力和承台底弯矩均较大,采用相应地震等级的抗震支座已经无法满足承载力需求,需加大支座抗震等级。

3.4 罕遇地震作用下隔震分析

考虑到轨道交通高架桥若遭遇中小地震时摩擦摆式支座销栓剪断,会给支座的更换维护带来不便,因此各连续梁桥在中小地震作用下要求摩擦摆式支座的销栓未剪断(可通过控制摩擦摆式支座的限位装置-销栓的承载能力来实现)。在罕遇地震作用下,摩擦摆式支座的销栓剪断,摩擦摆式支座起隔震作用。以34.5+3x35m、45+70+45m连续梁为例,非线性时程计算分析结果如下所示。

(1)34.5+3x35m连续梁隔震分析结果

3.4 隔震效果分析

采用摩擦摆式隔震支座后,隔震效果见下表3.3与表3.4所示。

从表3.

4、表3.5可以看出,设置摩擦摆式减隔震支座后,桥墩纵向弯矩减震率达80~90%左右,横向减震率可达60~80左右%,说明隔震支座减震效果优良。

采用减隔震支座后,再进一步验算结构在罕遇地震作用下,是否还能够处于弹性工作状态,对固定墩及基础强度验算结果见表3.6~表3.9。

经计算,上述结构各项应力指标均满足弹性设计要求,因此,采用减隔震支座后,在罕遇地震作用下,连续梁桥各固定墩以及桩基础构件应力值在纵桥向和横桥向均小于容许应力,桥墩结构在弹性范围内工作,满足抗震设计要求。

结 论

通过对宁溧城际连续梁桥在罕遇地震作用的地震反应分析,根据连续梁方案在地震作用下制动墩上的支座剪力难以满足设计要求的特点,提出了双曲面球型摩擦摆式支座的隔震设计方案;最后根据墩身截面以及桩基础单桩截面的配筋形式,以及地震响应分析结果,对结构在不同设防水准下的抗震性能进行了验算,根据验算结果得出如下结论:

(1) 罕遇地震作用下,采用常规抗震支座,连续梁固定墩纵桥向各约束桥墩控制截面的应力均大于容许应力,横桥向所有墩控制截面应力均大于容许应力,结构进入弹塑性工作阶段。桥墩按延性设计,桩基础按照能力保护设计原则进行,桩基础需加强配筋,并按混凝土及钢筋的标准强度进行验算,认为实际桩基础构件发生可修复损伤。

(2) 连续梁结构采用双曲面球型摩擦摆式减隔震支座后,桥墩及其桩基础等结构仍然处于弹性工作阶段,满足抗震设计要求。

综上所述,对于轨道交通连续梁结构,考虑到固定墩承受主要地震力的特点,为维持桥墩尺寸外观上的一致性,并保持结构体量上的轻盈,应用减隔震支座的桥梁减隔震体系可大幅减小地震力,并消除不确定因素对抗震设计的影响,从而提高结构的抗震安全性和设计的经济性。减隔震技术在轨道交通领域的成功应用,将为我国轨道交通抗震设计开辟一个新领域,进而提高轨道交通高架桥梁的抗震防灾能力。

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发布时间:2023-06-13
摘要:机场轨道 交通 的 发展 将是解决机场陆侧交通拥堵 问题 的主要途径之一.本文首先通过灰色预测模型GM(1,1)对首都机场的陆侧交通量进行预测,得出进出机场的旅客中乘坐机场巴士及出租车的人数.在此基础上,运用排队论的 方法 , 分......
连续梁施工控制方法的研究
发布时间:2022-08-17
【摘要】在当代建筑工程中,大跨度连梁结构的应用越来越普遍,在大跨度桥梁工程中,连续梁施工质量决定着工程的整体质量。而工程企业要想获得更好的经济效益,就必须做好连续梁施工质量控制工作,确保连续梁施工质量。本文就连续梁施......
现浇连续箱梁施工技术研究
发布时间:2022-11-05
【摘 要】采用钢管贝雷支架优点是受地形制约较小,只需对小范围的钢管基础的地基进行处理,地基处理费用较少,且只需对典型初始段支架进行堆载预压,施工人员投入少,支架搭设速度较快,支架搭设质量有保证,且施工安全保证性大大提高......
城市轨道交通与常规公交换乘协调研究
发布时间:2022-11-22
摘要:从协调的角度提出了轨道 交通 与常规公交换乘协调的基本内涵及其特征,提出了轨道交通与常规公交换乘协调应从规划协调和运营协调两个方面进行 研究 。并给出了轨道交通与常规公交换乘规划协调 理论 以及轨道交通与常规公交运营协......
高架轨道交通引起环境振动的实测与数值模拟
发布时间:2023-04-17
摘要:从现场实测和数值模拟2个方面 分析 研究 上海高架轨道 交通 明珠线引起的环境振动实况、发生机理及振动传播 规律 .根据实测资料提出了预测明珠线引起环境振动振级的统计回归公式.建立了车-桥子结构和框架-地基基础子结构2个体系......
城市轨道交通建设的探究
发布时间:2022-12-19
【摘要】近年来,随着我国经济的快速发展,工业化城市化进程的不断加快,城市规模日益壮大、城市人口迅速增长,导致城市交通供需矛盾日益激烈。发展大容量的轨道交通能够缓解公共交通拥堵的现状,并且已成为城市交通供需矛盾的有效措......
关于高速轨道交通系统安全性的探讨
发布时间:2013-12-17
【摘 要】 通过 分析 高速轮轨铁路 交通 事故,得出发生脱轨的可能性是评价轨道交通系统安全性的主要依据的结论;然后通过分析比较轮轨系统和磁浮系统在构造上和技术上防止脱轨的各种措施,得出磁浮系统的安全性高于轮轨系统的结论。 【......
轨道交通与我国大城市的可持续发展
发布时间:2022-08-30
摘要:针对城市公交体系存在的 问题 及其对城市可持续 发展 的 影响 ,探讨了地下轨道 交通 在有利于节约土地资源、减少资源消耗、降低环境污染、开发地下空间、强化城市辐射功能、改善产业结构布局等方面的作用,提出了在大城市建设以......
城市轨道交通电力监控系统研究
发布时间:2013-12-17
摘 要:提出了城市轨道 交通 电力监控系统分层分布总体架构、平台化的技术方案和累积性 应用 思路,旨在保证监控系统实时性、安全性、可实施性及应用的开放性,同时提出了以综合监控系统为基础的系统架构思路和应用框架。 关键词:城......
广州轨道交通的鲁棒性分析
发布时间:2023-01-27
摘 要:当今,城市轨道交通与城市居民的日常生活联系愈加紧密,了解轨道交通的通达效率,部分故障时对整个交通路网的影响等对轨道交通的规划均具有启示意义。通过分析随机性、选择性和蓄意性攻击下轨道交通网络在受到相同的有限次数(......
英雄山路立交匝道连续曲线箱梁桥设计分析
发布时间:2022-08-21
摘要:连续曲线箱梁桥是很多城市的立交桥和高架桥构造中运用最为普遍的一种,该类型桥梁具有较强的适应能力。英雄山路立交工程是济南市二环南路建设工程中一个重要节点,是一座连接二环南路及顺河高架南延快速路的全互通立交桥。受地......
轨道交通安全计算机的研究与设计
发布时间:2022-09-30
摘 要:轨道 交通 信号系统的安全性直接 影响 到列车能否安全可靠并且高效地运行,为保证信号系统的安全性,必须对信号设备的安全 计算 机进行专门的选型与设计。对轨道交通系统中基于PowerQUICC处理器的信号设备安全计算机进行深入 ......
城市轨道交通与土地控制规划研究
发布时间:2023-03-16
[摘 要]城市轨道 交通 与土地利用规划是一个互动的单向循环系统。城市轨道交通不仅仅是为了满足城市不断增长的客运交通要求,更主要的是通过对土地使用的控制,发挥轨道交通在城市 发展 中的积极作用,引导城市空间的有序增长,并形成......
关于城市轨道交通快线发展的研究
发布时间:2023-03-17
摘 要 对纽约、巴黎和东京的城市轨道 交通 快线 发展 特征进行 分析 ,提出这三大城市的快线所具有的适用性。针对国内城市发展及交通需求,提出了国内发展轨道交通快线系统的概念,并结合北京不同圈层的需求及建设条件,提出不同的......
广州市轨道交通乘客向导系统研究
发布时间:2013-12-17
摘要: 分析 、介绍了城市轨道 交通 向导系统的设计理念、系统内涵及有关广州轨道交通乘客向导系统的设计 研究 。 关键词:地铁;乘客向导系统 完善轨道交通中的乘客向导系统设计(以下简称向导系统),不仅方便人们乘车的需要......
成都市城市轨道交通线网规模研究
发布时间:2013-12-17
摘 要:在对成都市城市轨道 交通 线网规模的 研究 中,首先确定了线网规模研究的原则,然后通过采用出行需求 分析 法和线网服务覆盖面积法进行线网规模 计算 ,最后提出成都远景年城市轨道交通的推荐规模。 关键词:成都;城市轨......
对城市轨道交通PLC技术的若干研究
发布时间:2015-09-11
【摘 要】我国城市轨道交通发展速度惊人,地铁交通系统的电气自动化技术随之不断革新,本文针对轨道交通的详细阐述,来探讨PLC技术在轨道交通中的具体运用,意在为城市轨道交通事业贡献一份力量。 【关键词】城市轨道交通;PLC;技......
城市轨道交通项目后评价机制研究
发布时间:2013-12-17
摘 要 提出建立城市轨道 交通 项目后评价机制的思路, 分析 其 研究 现状,探讨城市轨道交通项目后评价的管理机制、运行机制、 内容 体系、成果反馈和扩散机制,并给出相应的建议。 关键词 城市轨道交通 项目 后评价机制 成果反馈 ......
轨道交通综合试验系统的规划研究
发布时间:2013-12-17
王都 孙宁 周兴无 关凤宇 刁伯仁 铁道 科学 研究院环行铁道试验基地始建于1958年,试验线全长约15.6km,由1条环形线中间加2条弦构成。近半个世纪以来,环行铁道试验基地为 中国 铁路事业的发展做出了巨大的贡献。为适应我国铁路跨......
城市轨道交通折返线相关问题研究
发布时间:2023-06-14
摘 要 全面 分析 了折返线各类布置形式,探讨了各自的适用范围,分析比较了专设折返线折返与采用简单的渡线折返之间的差异。对于行车密度高的轨道 交通 线,折返线折返应成为首选模式。提出了折返线优化布置方案决策 理论 模型和模型求解......
城市轨道交通容量的影响因素研究
发布时间:2013-12-17
摘 要 阐述了轨道 交通 容量的概念及其内涵,对 影响 轨道交通容量的因素进行了全面的 分析 ,建议应该从系统和乘客两方面深入探讨容量 问题 ,从 理论 上找出最佳容量。 关建词 城市轨道交通,容量,停留时间,发车间隔时间......
关于BRT和轨道交通的理性思考
发布时间:2013-12-17
摘要: 轨道 交通 投资大、建设周期长,短期内难以形成一定的 网络 规模, 自然 也就难以发挥其在公共客运系统中的骨干作用.近年来,在世界诸多城市BRT建设的 影响 下,国内许多城市又把 发展 大容量快速公交系统(BRT)推到了缓解城市交通拥......
市域快速轨道交通线路列车运行交路研究
发布时间:2013-12-17
摘 要 随着市域轨道 交通 的不断建设和城市格局的 发展 ,在不同阶段其沿线客流将呈现不同的特征,可采用不同的列车开行交路模式以适应变化的客流需求。提出了市域轨道交通线路运输组织的基本原则,从服务水平、线路通过能力、列车运用、......
直线电机轨道交通的轨道结构
发布时间:2023-03-16
摘 要 对国外直线电机轨道 交通 主要采用的轨道结构形式进行 分析 ,针对直线电机轨道交通轨道结构形式的力学特点,就我国在 发展 该种轨道交通时在轨道结构设计与施工中需要 研究 的关键技术进行初步探讨。 关键词 直线电机 轨道交通 ......
城市轨道交通曲线轨道超高有关问题探讨
发布时间:2023-07-19
摘 要 介绍城市轨道 交通 曲线超高的基本原理及欠超高与过超高的极限值,论述各种情况下超高的设置 方法 及注意事项。 关键词 城市轨道交通 曲线超高 欠超高 过超高 钢轨磨耗 1概述2曲线超高计算公式 车辆在曲线轨道上运行时,产生......
函数一致连续性研究
发布时间:2013-12-18
函数1致连续性研究 摘要 本文通过几个典型的例子对函数1致连续性的概念进行深入分析,然后由康托定理出发讨论函数1致连续性条件,得到几个判别1致连续性的有......
主数据管理在轨道交通行业实施与应用的研究
发布时间:2016-10-25
0 前言 某轨道交通行业机车车辆制造集团公司,下属分、子企业分别实施了SAP、用友、希门、和佳等ERP系统。各ERP系统的建设过程中,忽视了从集团层面进行统一的主数据标准制定和管理制度的建立。随着该公司推动SAP ERP系统集中建设和管......
轨道交通线路使用费制度比较研究
发布时间:2013-12-17
摘 要 轨道 交通 线路使用费是国外轨道交通经营与管理常用的一项核算工具, 目前 已在英国、法国、日本、美国等国家得到广泛 应用 。线路使用费制度为轨道交通经营管理模式的选择提供了一条有效路径及措施。 分析 了欧盟、北美及日本线......
国有铁路参与城市轨道交通的研究
发布时间:2013-12-17
摘要:利用国有铁路开行城市轨道 交通 ,对解决日益严重的城市交通 问题 ,合理引导城市 发展 方向,以及为国铁创造多种运营模式,提供新的利润增长点等,都具有积极的意义。 关键词:国有铁路;城市轨道交通;运营管理模式;行车组织......
构建城市轨道交通盈利模式的研究
发布时间:2013-12-17
摘 要 城市轨道 交通 资源丰富且独具特色,为多种经营创造了可操作空间。对城市轨道交通资源类型和目标进行 分析 ,提出综合开发的基本策略;指出确立经营目标,围绕站域与沿线资源开发,以城市轨道交通资源投入为策略、辅业多种经营为途径......
浅谈城市轨道交通
发布时间:2023-03-26
[摘要]随着城市化和机动化进程的不断加快, 交通 拥挤正迅速成为制约我国城市 发展 的重要问题之一。从城市交通的现状出发,阐述轨道交通的特点,讨论城市建设中轨道交通系统在环保、快捷、安全等方面的巨大优势。 [关键词]轨道交通......
深圳市轨道交通二期工程可行性研究的新思路
发布时间:2023-03-27
摘 要 提出了可持续 发展 、安全可靠、便捷、畅通、高效、一体化 交通 、注重经营以及可实施性等全新概念的轨道交通。结合深圳市城市轨道交通二期工程可行性 研究 ,就如何打造全新概念的轨道交通进行了论述。讨论并 总结 了轨道交通前......
城市轨道交通综合安全管理体系研究
发布时间:2023-04-14
摘 要 分析 了城市轨道 交通 综合安全管理体系目标、原则、 内容 、机构和职能。立足于城市轨道交通的特点和我国城市轨道交通行业 发展 的实际水平,提出了建立城市轨道交通综合安全管理体系的相关建议:完善法制法规建设;完善独立于运......
城市轨道交通电气系统安全研究分析
发布时间:2023-01-08
【摘 要】随着国内高新技术的发展,城市轨道交通电气系统的种类也越来越多样化,特征性质也各不相同。而城市之间的轨道是城市与城市之间相互交流的主要桥梁,轨道交通是复杂公交系统中的一种,凭借行驶速度快且载客量较大的特点而被广......
轨道交通工程盾构施工阶段风险研究
发布时间:2023-07-18
随着现代化城市化进程的快速运行,为了缓解城市人口急剧增长带来的调通问题,国家地城市轨道交通的建设投入力度越来越大,而盾构施工作为轨道交通的重要组成部分,对城市轨道交通的正常安全运行有着重要的保障。轨道交通的出现,不仅能......
上跨既有铁路高支架现浇连续梁施工要点分析
发布时间:2023-05-24
摘 要:随着我国铁路行业的迅速发展,作为铁路施工中的重要组成部分,上跨既有铁路结构施工既要考虑支撑系统本身安全、又要兼顾铁路运营安全;支架系统的设计、施工方面的策划既要合理周密、又要简便快捷;施工安全防护标准高。 关......