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近断层速度脉冲地震下重载铁路桥梁抗震性能与行车安全性研究
1
作者
李勇
张海波
+1 位作者
陈树礼
刘永前
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第7期3108-3124,共17页
近断层地震动具有显著的速度脉冲效应,使得铁路简支梁桥结构面临更高的震损风险。为研究重载列车过桥时的桥梁抗震性能与行车安全性,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立重载铁路列车-轨道-桥梁(HRTTB)耦合系统的三维模型,同时考虑桥墩、支座、...
近断层地震动具有显著的速度脉冲效应,使得铁路简支梁桥结构面临更高的震损风险。为研究重载列车过桥时的桥梁抗震性能与行车安全性,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立重载铁路列车-轨道-桥梁(HRTTB)耦合系统的三维模型,同时考虑桥墩、支座、横向三角限位撑等关键构件及轮-轨接触的非线性特性,并通过列车运行试验结果验证其合理性。进而以某重载铁路简支梁桥为研究对象,分析近断层速度脉冲型地震动对多跨简支梁桥与重载列车耦合时的地震响应规律,并与远场波及按规范反应谱合成人工波的地震响应进行对比。研究结果表明,重载列车的存在导致HRTTB系统自振周期延长,近场地震响应显著增强。近场脉冲型地震动下,墩底平均曲率较远场和人工波分别增加了约48%和39%,部分桥墩在罕遇地震下进入弹塑性阶段。相比于桥墩,支座的响应更加敏感,固定支座的位移峰值分别增大了71.5%和55.5%,横向限位撑在支座破坏后极易失效,而支座和横向限位撑的损伤破坏可耗散部分地震能量,对桥墩起到一定的保护作用。近场地震动的横向速度脉冲效应导致列车脱轨系数分别增大了114.3%和89.1%,列车行车安全性显著降低,即使在设计地震下也会发生脱轨。建立的HRTTB非线性仿真模型计算高效并能够考虑列车系统的影响,可为其他列车-轨道-桥梁耦合系统的动力响应分析提供参考。
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关键词
近断层地震
速度脉冲效应
重载铁路简支梁桥
非线性损伤破坏
车-桥相互作用
行车安全性
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职称材料
题名
近断层速度脉冲地震下重载铁路桥梁抗震性能与行车安全性研究
1
作者
李勇
张海波
陈树礼
刘永前
机构
石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室
石家庄铁道大学安全工程与应急管理学院
出处
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025年第7期3108-3124,共17页
基金
国家自然科学基金资助项目(52378171)。
文摘
近断层地震动具有显著的速度脉冲效应,使得铁路简支梁桥结构面临更高的震损风险。为研究重载列车过桥时的桥梁抗震性能与行车安全性,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立重载铁路列车-轨道-桥梁(HRTTB)耦合系统的三维模型,同时考虑桥墩、支座、横向三角限位撑等关键构件及轮-轨接触的非线性特性,并通过列车运行试验结果验证其合理性。进而以某重载铁路简支梁桥为研究对象,分析近断层速度脉冲型地震动对多跨简支梁桥与重载列车耦合时的地震响应规律,并与远场波及按规范反应谱合成人工波的地震响应进行对比。研究结果表明,重载列车的存在导致HRTTB系统自振周期延长,近场地震响应显著增强。近场脉冲型地震动下,墩底平均曲率较远场和人工波分别增加了约48%和39%,部分桥墩在罕遇地震下进入弹塑性阶段。相比于桥墩,支座的响应更加敏感,固定支座的位移峰值分别增大了71.5%和55.5%,横向限位撑在支座破坏后极易失效,而支座和横向限位撑的损伤破坏可耗散部分地震能量,对桥墩起到一定的保护作用。近场地震动的横向速度脉冲效应导致列车脱轨系数分别增大了114.3%和89.1%,列车行车安全性显著降低,即使在设计地震下也会发生脱轨。建立的HRTTB非线性仿真模型计算高效并能够考虑列车系统的影响,可为其他列车-轨道-桥梁耦合系统的动力响应分析提供参考。
关键词
近断层地震
速度脉冲效应
重载铁路简支梁桥
非线性损伤破坏
车-桥相互作用
行车安全性
Keywords
near-fault ground motion
velocity pulse effect
simply supported beam bridge of heavy haul railway
nonlinear damage failure
train-bridge interaction
running safety
分类号
U24 [交通运输工程—道路与铁道工程]
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1
近断层速度脉冲地震下重载铁路桥梁抗震性能与行车安全性研究
李勇
张海波
陈树礼
刘永前
《铁道科学与工程学报》
北大核心
2025
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