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近年来,随着我国铁路建设的快速发展,铁路桥梁的减隔震技术受到重视,。其中基于位移耗能的减震榫和榫形防落梁装置已成为铁路梁式桥的有效减隔震措施之一。目前,减震榫和榫形防落梁装置已成功且大量应用于高速铁路桥梁的减隔震设计与建设中,展现出良好的经济价值和广阔的发展前景。本文针对基于位移耗能的减震榫和榫形防落梁装置在低周疲劳寿命预测、损伤累积和低周疲劳性能等方面存在的研究不足,开展了相应的理论和试验研究。首先,提出了有效能量法和临界面能量组合法两种减震榫低周疲劳寿命的预测方法;之后基于已有的非线性损伤累积理论,对减震榫的低周疲劳损伤累积方法进行了研究;最后,对应用于连续梁桥的榫形防落梁装置开展了相应地低周疲劳性能试验研究,并给出了其低周疲劳损伤累积和寿命预测方法。主要研究工作如下:1.减震榫的滞回特性分析和低周疲劳寿命预测通过单悬臂减震榫试样的循环加载试验,分析了单级加载和逐级加载情况下减震榫滞回特性和能量变化。将减震榫作为纯弯构件,进行了力学分析并发现,塑性变形深度与减震榫的延性变形能力和能量变化直接相关。以与榫体的塑性变形深度相关的有效能量作为低周疲劳参数,提出了基于有效能量法的减震榫低周疲劳寿命预测模型。并通过单悬臂减震榫的低周疲劳试验对有效能量法模型的准确性进行了验证,结果表明计算结果与试验结果吻合良好。此外,与Masson-Coffin公式的计算结果相比,有效能量法预测精度有大幅提高。2.考虑剪切作用影响的低周疲劳寿命预测减震榫低周疲劳阶段的塑性行为适合用von Mises屈服条件、多线性随动硬化模型等描述。将地震作用下的减震榫视为弯剪构件,考虑剪切作用对疲劳损伤的驱动作用,以最大损伤平面上的塑性应变能作为低周疲劳参数,提出了临界平面法和能量法的组合方法,即临界面能量组合法,来预测减震榫的低周疲劳寿命。通过单悬臂减震榫疲劳试验,对其预测结果的准确性进行了验证。结果表明,考虑剪切作用影响的临界面能量组合法相较于其它方法具有更高的准确性。最后,基于临界面能量组合法得到了单悬臂减震榫的榫顶位移D与低周疲劳寿命N_f之间的幂指数关系曲线,该曲线为铁路梁式桥减震榫的低周疲劳寿命确定提供依据。3.多级载荷下的非线性疲劳损伤累积研究针对减震榫构件疲劳损伤累积的非线性特点,采用引入损伤累积影响函数的方法,综合考虑减震榫类型、前后级载荷交互作用和载荷幅值转换跨度等因素对疲劳损伤的影响,对现有非线性损伤Ye模型进行修正,提出了改进的疲劳损伤累积模型。通过分离式减震榫试样的多级加载试验,对改进的疲劳损伤模型的准确性进行了验证,结果表明,改进模型计算精度较原始模型有了显著提升。基于改进的疲劳损伤模型,分析了前后级载荷之间的相互作用、位移幅值转换跨度等对疲劳损伤累积的影响规律。以一座采用减震榫的铁路简支梁桥为例,计算了其在地震作用下减震榫的非线性损伤累积,结果表明,减震榫具有较强的承受地震作用的能力,可具备较长的服役周期。4.榫形防落梁装置的低周疲劳试验研究榫形防落梁装置是一种具有减震耗能功能的防落梁装置,它是对减震榫结构的改进和功能的拓展。为了研究榫形防落梁装置的塑性耗能能力和低周疲劳性能,采用循环加载的方法对四组试样进行了拟静力试验。结果表明,四组试样在位移荷载值超过自由活动位移以后,表现出了较好的延性性能和减震能力;试样在极限位移条件下具备较高的循环次数,表明榫形防落梁装置具有较好的低周疲劳性能。为了研究榫形防落梁装置的减震性能,采用时程分析方法对某三跨一联的铁路连续梁桥进行了地震作用下的动力分析,结果表明,设置榫形防落梁装置以后,连续梁桥的墩梁相对位移降低率最大接近70%,同时墩底应力也有所下降,表明榫形防落梁装置应用于连续梁桥时具备良好的减震效果。最后,采用本文的临界面能量组合法,对榫形防落梁装置的低周疲劳寿命进行了预测;采用改进的疲劳损伤累积模型对其非线性损伤累积进行了计算,计算结果与试验结果符合良好。