高速铁路混凝土桥墩抗震设计理论及方法研究

位于我国地震多发地区的高速铁路混凝土桥墩尚未经受罕遇地震的直接考验，其抗震性能尚不明确；相应的抗震设计规范尚未完善，许多条文仍需调整和改进；针对性的基础研究不足，需要进行深入的抗震理论方法和新型抗震桥墩技术的研究，以防范地震风险，保障高速铁路安全服役。本申请拟在新型抗震桥墩技术的前期研究基础上，从基于性能抗震思想出发，全面考虑高速铁路混凝土桥墩结构形式、基础形式以及土-结构相互作用、变形能力、强度以及耗能能力等因素，建立一套关于高速铁路混凝土桥墩的能力谱抗震设计理论和方法；研制具有自复位等优越性能的新型高速铁路抗震桥墩理论和技术；以理论和试验研究相结合的方法揭示高速铁路混凝土桥墩地震作用下的力学行为和机理。研究成果可供我国高速铁路的建设和技术标准制定提供理论基础和参考依据。

高速铁路混凝土桥墩面临地震风险的直接考验，其抗震性能仍需进一步明确；需要进行深入的抗震理论方法和新型抗震桥墩技术的研究，保障高速铁路安全服役。本研究在新型抗震桥墩技术的前期研究基础上，从基于性能抗震思想出发，全面考虑高速铁路混凝土桥墩结构形式、基础形式以及土-结构相互作用、变形能力、强度以及耗能能力等因素，对HSR高速铁路桥墩的结构形式和强震力学行为进行了研究，完成了基于残余变形理论的研究理论框架和工作思路，建立了传统HSR混凝土桥墩和新型自复位桥墩的简化分析模型理论；完成了新型自复位混凝土桥墩的能力谱和反应谱；研制了具有自复位等优越性能的新型高速铁路抗震桥墩理论和技术；以理论和试验研究相结合的方法揭示高速铁路混凝土桥墩地震作用下的力学行为和机理，建立了可用于HSR高速铁路桥墩分析的新型混凝土本构库和基于OpenSees的完整分析平台和约束混凝土材料库，实现了在纤维梁柱单元技术框架内对自复位桥墩进行有效分析的计算平台；还建立了基于显示动力有限元的桥墩抗撞性能分析平台，通过建立完整汽车模型在不同速度下对混凝土桥墩的撞击模拟模型，本课题组初步掌握了桥墩抗撞性能的机理，为下一步指导设计分析奠定了基础。研究成果可供我国高速铁路的建设和技术标准制定提供理论基础和参考依据。