[发明专利]基于能量平衡原理(EEDP)的高速铁路减隔震桥梁性能化设计方法及其计算系统

权利要求书

1.基于能量平衡原理(EEDP)的高速铁路减隔震桥梁性能化设计方法，其特征在于，包括：

高速铁路桥梁性能目标的确定：在现行的高速铁路设计规范中关于桥墩的性能目标规定不明确的前提下，对高速铁路桥墩的抗震性能进行了分析，提出了更为具体的桥梁性能目标；

能量平衡系数的计算：能量平衡系数体现了线性单自由度和其等效非线性单自由度能量之间的关系；

等效单自由度体系的建立：在计算多自由度结构的能量时，需要明确结构层间剪力、层间位移，对于待设计的结构来说，使用双自由度模型进行能量计算避免不了迭代，故将桥墩-支座-梁体模型串连双自由度模型简化为一单自由度模型；

不同抗震设防水准下的设计：分别在多遇地震、设计地震、罕遇地震三个设防水准下对高速铁路桥梁进行性能化设计。

2.根据权利要求1所述的基于能量平衡原理(EEDP)的高速铁路减隔震桥梁性能化设计方法，其特征在于：在高速铁路桥梁性能目标的确定时，首先以高速铁路桥梁为研究对象，以确定的结构性能目标为目的，在现行的高速铁路设计规范中关于桥墩的性能目标规定不明确的前提下，对高速铁路桥墩的抗震性能进行了分析，基于已有的实验数据，将桥墩的骨架曲线简化为弹塑性双折线得到桥墩的屈服剪力，并通过与由规范给出的反应谱计算得到桥墩地震力做对比，得到高速铁路桥墩在设计地震下可能发生屈服的结论。基于此结论，结合现行规范中的要求，提出了更为具体的桥梁性能目标。

3.根据权利要求1所述的基于能量平衡原理(EEDP)的高速铁路减隔震桥梁性能化设计方法，其特征在于：在能量平衡系数的计算时，首先需要对用于时程分析的地震波进行选择，其次，在计算能量平衡系数γ_a时需要选定结构的初始周期和屈服比(即目标剪力与多遇地震时桥墩的底部剪力的比值)的取值范围，在计算能量平衡系数γ_b时还要选定屈服后刚度比(即骨架曲线第三段刚度与第二段刚度的比值)的取值范围。最后，将计算出的值进行筛选、匹配即可得到对应的能量平衡系数值。

4.根据权利要求1所述的基于能量平衡原理(EEDP)的高速铁路减隔震桥梁性能化设计方法，其特征在于：在等效单自由度体系的建立时，高速铁路简支梁桥可简化为一双自由度模型，在基于能量平衡原理(EEDP)的高速铁路减隔震桥梁性能化设计方法中，通过转化关系，将其等效为单自由度体系来计算。

5.根据权利要求1所述的基于能量平衡原理(EEDP)的高速铁路减隔震桥梁性能化设计方法，其特征在于：在不同抗震设防水准下的设计时，首先将反应谱曲线转化为支座顶部位移d和桥墩底部剪力F的曲线，然后根据能量等效原理计算出等效单自由度体系在多遇地震、设计地震、罕遇地震三个设防水准下对应的底部剪力和顶点位移，最后通过等效单自由度体系和高速铁路简支梁桥双自由度模型之间的转化关系完成对高速铁路减隔震桥梁支座的设计。

6.基于权利要求1所开发的基于能量平衡原理(EEDP)的高速铁路减隔震桥梁性能化设计计算系统，其特征在于，包括：地震反应谱转换模块、能量平衡系数计算模块、设计参数计算模块和EEDP设计值和时程分析结果对比模块。

其中能量平衡系数计算模块是由OpenSees中的γ_a计算模块、OpenSees中γ_b的计算模块和MATLAB匹配拟合模块来实现。

设计参数计算模块是由梁体-支座-桥墩双自由度第一振型求解模块和支座滑动后刚度求解模块来实现。

7.根据权利要求6所述的基于能量平衡原理(EEDP)的高速铁路减隔震桥梁性能化设计计算系统，其特征在于：地震反应谱转换模块根据结构频率、阻尼比、设防等级、场地类别和分组，依托规范所给出的设计反应谱，给定与结构特征相关的反应谱具体取值。