[发明专利]一种减隔震支座的设计方法及系统

说明书

本申请涉及一种减隔震支座的设计方法及系统，涉及铁路桥梁工程技术领域，包括分别根据各个地震工况下减隔震支座的内力‑位移变形关系处理得到等效线性刚度。将不同地震工况下减隔震支座的等效线性刚度代入车桥结构的第二有限元模型进行进行车桥动力分析，得到车桥响应结果，从而校准减隔震支座的设计参数。本申请通过不同地震工况下减隔震支座的内力‑位移变形关系，得到不同地震工况下减隔震支座的等效线性刚度，方便桥梁设计人员使用等效线性刚度数据构建包含减隔震支座的第二有限元模型，能够在模型准确模拟减隔震支座，极大的提高了设计工作效率，利用第二有限元模型指导桥梁设计和运营管控，可以降低或避免地震对列车行车安全的影响。

技术领域

本申请涉及铁路桥梁工程技术领域，特别涉及一种减隔震支座的 设计方法及系统。

背景技术

我国地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广，而我国的高速 铁路里程长、分布广、桥占比高，大量铁路线路都避免不了穿越地震 区，历次的强地震都给我国造成了严重的经济损失和人员伤亡，也会 导致铁路线路遭受破坏，甚至交通中断。我国是一个多地震的国家， 有50％的土地面积位于7度以上的抗震设防区，地震是具有强随机性、 突发性、难以预测等特点，因此，地震发生时列车恰巧在桥上的几率 大为增加，对高速运行的列车的安全性将造成巨大威胁。

为了提高铁路桥梁的抗震能力，通常采用减隔震支座以减低地震 对桥梁结构的损伤。目前，对于地震作用下铁路桥梁抗震及减隔震研 究成果较多，但是基于行车安全的铁路桥梁抗震设计与减隔震控制技 术等领域的研究较少。传统铁路桥梁减隔震支座设计只关注桥梁结构 自身安全，未能将列车、减隔震支座、桥梁作为一个系统进行考虑。 尽管我国已经建立了高速铁路地震监测预警系统，但其预警时间内列 车可能并不能完全停车。对于采用减隔震支座的铁路桥梁，地震时支 座工作状态及行车安全评判和管控等都是亟待解决的问题。

国内学者和科研机构都致力于开发地震-车-桥耦合振动分析研 究工作，并取得了一定成果，但是目前存在以下难点：车-桥耦合振 动分析理论已经成熟，地震-车-桥耦合振动分析理论尚不成熟，一方 面地震作用下对轨道不平顺谱、轮轨接触理论等方面还有待研究；另 一方面地震-车-桥耦合振动分析中当存在减隔震支座时，其无法准确 考虑非线性边界效应，不能真实模拟减隔震支座工作状态和性能。

发明内容

本申请实施例提供一种铁路桥梁基于行车安全的减隔震支座的 设计方法，通过不同地震工况下减隔震支座的内力-位移变形关系得 到其等效线性刚度，利用等效线性刚度构建有限元模型并进行车桥动 力分析，根据分析结果提高减隔震支座设计参数准确性，提高后续车 桥动力分析准确性，提高行车安全和桥梁安全。

一方面，提供了一种减隔震支座的设计方法，包括：

构建铁路桥梁的第一有限元模型，将减隔震支座的设计参数代入 其中进行非线性时程分析，得到不同地震工况下减隔震支座的内力- 位移变形关系；

分别根据各个地震工况下减隔震支座的内力-位移变形关系进行 处理，得到相应工况下减隔震支座的等效线性刚度；

构建车桥耦合振动分析的第二有限元模型，将不同地震工况下减 隔震支座的等效线性刚度代入其中进行进行车桥动力分析，得到不同 地震工况下的车桥响应结果；

判断所述车桥响应结果是否符合管控目标，若是，则输出所述设 计参数；若否，则更新所述设计参数。

一些实施例中，所述方法还包括：

构建铁路桥梁的第一有限元模型，进行反应谱分析，确定减隔震 支座的设计参数；

构建铁路桥梁的第一有限元模型时，采用边界非线性模拟减隔震 支座的结构；

所述设计参数包括屈前刚度、屈后刚度、屈服力和地震最大设计 位移。