【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鐵路橋梁工程結構減震的，尤其涉及一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法。
技術介紹
1、當前，隨著我國中西部地區的發展，交通基礎設施建設的重點正在向中西部轉移。一方面，出于高速列車對行車軌道的平順性和穩定性的要求，常采用“以橋代路”的方法，另一方面，我國中西部地區山區較多，導致橋梁在整個線路中的占比非常高。然而，我國中西部地區位于歐亞地震帶上，受印度板塊的強烈擠壓，地震斷裂帶十分活躍，這些鐵路橋梁的地震安全倍受關注。
2、典型的鐵路橋梁由于下部結構設計受剛度控制，常采用較為粗壯的實體墩，難以形成塑性鉸延性體系，橋墩僅發生開裂或者混凝土局部剝落損傷，未進入延性減震狀態，相比之下，支座系統就成為結構地震下的首要薄弱部位，在發生地震時，支座系統易嚴重破壞，并導致主梁發生傾滑、落座和移位震害。例如，2022年1月8日，青海海北州門源縣發生6.9級地震，受地震影響蘭新高鐵浩門至軍馬場段發生多跨典型雙線鐵路橋梁破壞，導致蘭新高鐵全線停運。
3、減隔震結構抗震體系是通過特定的減隔震措施來適應強震作用下的結構變形需要，進而通過延長周期或提高耗能來減緩地震作用，保護結構主體免受地震破壞。因此，采用減隔震設計的結構一般要求主體結構基本保持彈性工作，僅減隔震裝置發生的可控制的變形或損傷，并且應易于震后修復或更換。由此，結構的震后功能可以得到最大程度的保障或最快速度的恢復，因此也是一種理想的韌性結構。盡管我國現行鐵路工程抗震設計規范未包含有關橋梁減隔震設計的相關內容，但出于建設項目的實際需要，減隔震技術已實際應用于
4、摩擦擺支座和軟鋼阻尼器均屬于位移依賴型的阻尼器，具有顯著的非線性行為。準確模擬其力學行為，分析采用該阻尼裝置的橋梁結構在特定地震動作用下的響應，需要開展非線性時程分析。事實上，迄今為止絕大多數的結構減隔震行為研究都是采用非線性時程的分析方法。然而，這種時域分析方法不僅費時費力，也只能通過選用少量的模擬場地地震波進行分析，由此導致的評估結果偏差難以確定。與此同時，針對位移型減隔震系統的基于等效線性化原理的頻域分析方法也得到了廣泛應用，如美國aashto規范、我國的現行公路抗震設計規范、城市橋梁抗震設計規范等均引入了該方法。然而，該方法的相關計算公式為隱式過程，在實際計算中需要多次迭代，計算效率低下。因此可結合鐵路橋梁的結構特點和等效線性化計算原理，提出高精度顯式計算方法，顯著提升鐵路減隔震橋梁地震作用分析效率，并保證分析結果的可靠性。
技術實現思路
1、本專利技術旨在解決現有技術的不足，而提供一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法。
2、本專利技術為實現上述目的，采用以下技術方案：
3、一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，包括以下步驟：
4、a.建立鐵路減隔震橋梁地震位移響應與設計地震加速度譜譜值的關聯表達；
5、b.建立減隔震橋梁等效線性結構周期與減隔震系統設計參數的關聯表達；
6、c.建立減隔震橋梁等效阻尼比與減隔震系統設計參數的關聯表達；
7、d.采用顯式的冪函數形式建立加速度譜值為自變量、地震位移響應為因變量的求解表達；
8、e.建立冪函數系數的求解表達；
9、f.根據顯式函數關系求取任意地震荷載作用下位移響應。
10、更進一步的，步驟a建立鐵路減隔震橋梁地震位移響應與設計地震加速度譜譜值的關聯表達中，鐵路橋梁地震位移響應還與阻尼調整系數相關聯。
11、更進一步的，加速度譜譜值為1s周期對應的阻尼比為0.05的設計加速度譜譜值。
12、更進一步的，阻尼調整系數與減隔震橋梁等效阻尼比唯一相關聯。
13、更進一步的，步驟b建立減隔震橋梁等效線性結構周期與減隔震系統設計參數的關聯表達中，減隔震橋梁等效線性結構周期還與地震位移響應相關聯。
14、更進一步的，減隔震系統為摩擦擺支座+鋼阻尼器方案，減隔震系統設計參數包含摩擦擺支座的摩擦系數和等效半徑，鋼阻尼器的屈服力、屈服位移及屈后/屈前剛度比。
15、更進一步的，步驟c建立減隔震橋梁等效阻尼比與減隔震系統設計參數的關聯表達中，等效阻尼比還與地震位移響應相關聯。
16、更進一步的，步驟d采用顯式的冪函數形式建立加速度譜值為自變量、地震位移響應為因變量的求解表達中，冪函數求解表達式中存在兩個冪函數的系數，分別為底數前系數及冪函數指數。
17、更進一步的，步驟e建立冪函數系數的求解表達中，兩個冪函數系數通過兩組相關的地震位移值及地震設計譜值求得。
18、更進一步的，兩組地震位移值為已知假定，兩組地震設計譜值采用步驟a、b、c中的表達式聯立進行求解。
19、更進一步的，步驟f根據顯式函數關系求取任意地震荷載作用下位移響應，根據步驟e中確定的冪函數求解表達式，求取任意地震荷載作用下的地震位移響應。
20、本專利技術的有益效果是：
21、本專利技術結合鐵路橋梁的結構受力特點，針對等效線性化解析方法，提出了高精度等代顯式計算方法，將鐵路橋梁減隔震廣泛使用位移依賴型的摩擦擺支座與鋼阻尼器組合減震體系的地震位移響應表征為1秒周期的反應譜值的冪函數關系，從而通過該顯式函數便利地求取鐵路減隔震橋梁的地震位移響應。
22、本專利技術建立了鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，該顯式計算方法可顯著提高鐵路減隔震橋梁地震作用分析效率，且該方法為設計譜分析方法，保證了結果的可靠性，避免了現狀時域分析方法費時費力、分析結果受地震波選用影響較大的問題，又改變了基于等效線性化原理的頻域分析方法隱式計算過程中需要多次迭代，計算效率低下的現狀，對于鐵路典型減隔震橋梁地震分析計算具有顯著的借鑒意義。
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1.一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，步驟A建立鐵路減隔震橋梁地震位移響應與設計地震加速度譜譜值的關聯表達中，鐵路橋梁地震位移響應還與阻尼調整系數相關聯。
3.根據權利要求2所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，加速度譜譜值為1s周期對應的阻尼比為0.05的設計加速度譜譜值。
4.根據權利要求2所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，阻尼調整系數與減隔震橋梁等效阻尼比唯一相關聯。
5.根據權利要求1所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，步驟B建立減隔震橋梁等效線性結構周期與減隔震系統設計參數的關聯表達中，減隔震橋梁等效線性結構周期還與地震位移響應相關聯。
6.根據權利要求5所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，減隔震系統為摩擦擺支座+鋼阻尼器方案，減隔震系統設計參數包含摩擦擺支座的摩擦系數和等效半徑，鋼阻尼器的屈服力、屈服位移及屈后/屈
7.根據權利要求1所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，步驟C建立減隔震橋梁等效阻尼比與減隔震系統設計參數的關聯表達中，等效阻尼比還與地震位移響應相關聯。
8.根據權利要求1所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，步驟D采用顯式的冪函數形式建立加速度譜值為自變量、地震位移響應為因變量的求解表達中，冪函數求解表達式中存在兩個冪函數的系數，分別為底數前系數及冪函數指數。
9.根據權利要求1所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，步驟E建立冪函數系數的求解表達中，兩個冪函數系數通過兩組相關的地震位移值及地震設計譜值求得。
10.根據權利要求9所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，兩組地震位移值為已知假定，兩組地震設計譜值采用步驟A、B、C中的表達式聯立進行求解。
11.根據權利要求1所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于：步驟F根據顯式函數關系求取任意地震荷載作用下位移響應，根據步驟E中確定的冪函數求解表達式，求取任意地震荷載作用下的地震位移響應。
...【技術特征摘要】
1.一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，步驟a建立鐵路減隔震橋梁地震位移響應與設計地震加速度譜譜值的關聯表達中，鐵路橋梁地震位移響應還與阻尼調整系數相關聯。
3.根據權利要求2所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，加速度譜譜值為1s周期對應的阻尼比為0.05的設計加速度譜譜值。
4.根據權利要求2所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，阻尼調整系數與減隔震橋梁等效阻尼比唯一相關聯。
5.根據權利要求1所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，步驟b建立減隔震橋梁等效線性結構周期與減隔震系統設計參數的關聯表達中，減隔震橋梁等效線性結構周期還與地震位移響應相關聯。
6.根據權利要求5所述的一種鐵路橋梁典型減隔震設計顯式計算方法，其特征在于，減隔震系統為摩擦擺支座+鋼阻尼器方案，減隔震系統設計參數包含摩擦擺支座的摩擦系數和等效半徑，鋼阻尼器的屈服力、屈服位移及屈后/屈前剛度比。
【專利技術屬性】
技術研發人員：周俊龍，李曉波，王雨權，管仲國，蘇偉，劉曉敏，霍學晉，國巍，廖立堅，賴智鵬，徐健強，李曉鵬，謝朋林，耿文賓，李曉磊，李飛，蔡送寶，邑強，
申請(專利權)人：中國建筑第六工程局有限公司，
類型：發明
國別省市：
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