刚性基岩V形谷地高速铁路桥梁系统地震响应分析与轨道-结构相互作用机理研究

本文聚焦刚性基岩V形谷地地形，通过建立粘弹性人工边界二维有限元模型（FEM）和OpenSees平台精细化双块式无砟轨道-桥梁耦合模型，系统研究了P波/SV波入射下地形效应、双向激励、非均匀输入及轨道约束机制对高速铁路桥梁抗震性能的影响，为复杂地形区桥梁抗震设计提供了理论支撑与实践指导。

　　

Section snippets

Analysis methods for seismic response of valley sites

在近场场地地震动力分析中，当土体被视为半无限域介质时，传统力学方法无法完全模拟地震动从震源到近场场地的传播过程（图1）。因此，本研究采用粘弹性边界（viscoelastic boundary）将半无限土体介质中的近场域截断进行动力分析。相应的理论公式和步骤如下文详述。

V-shaped valley site model

本研究采用数值模拟方法研究下伏刚性基岩的对称V形谷地地震响应。在ABAQUS中建立了300 m × 80 m的二维有限元模型（2D FEM），中心为对称谷地（图9）。假定谷地场地为均质基岩和各向同性弹性材料。为保证有限元解的精度，采用了均匀四边形网格（1.25 m × 1.25 m）。地面以下的垂直距离...

Finite element model of track-bridge systems

为研究复杂地形下轨道-桥梁系统的动力行为，本研究在OpenSees中建立了双块式无砟轨道-桥梁系统模型，如图24所示。桥梁总长为（32 × 6 + 19）米，主要由桥墩、支座、梁体、轨道板、底座板、钢轨和扣件组成。轨道-桥梁系统的详细参数列于表4 [37]。

所述轨道-桥梁系统位于V形谷地中，具有...

Conclusion

本研究聚焦于下伏刚性基岩的V形谷地，系统研究了P波和SV波（P- and SV-wave）入射下的地震响应机制及地形对轨道-桥梁系统的调制效应。通过建立带粘弹性人工边界（viscoelastic artificial boundaries）的二维有限元模型，量化了谷地几何参数和风化层特性对地震动空间分布的影响。此外，还建立了一个精细化的双块式无砟轨道...