本发明属于桥梁减隔震，特别涉及一种可考虑高速运行的列车行车安全性的高铁桥梁组合减震体系，用于高铁桥梁的耗能减震及隔震。
背景技术：
1、对于高速铁路，桥梁在整个线路上所占比例很大，并且列车发车间隔时间短，地震发生时列车在桥上运行的几率非常大。因此，地震发生时保证列车不发生严重的安全事故，已经成为目前高铁桥梁设计必须要考虑的一个重要性能要求。而与列车行车安全直接相关的就是轨道的变形和动力响应。
2、高铁桥梁和普通公路桥梁有很大不同，为了保证列车正常运行时的安全性和舒适性，桥梁整体刚度要求非常大，而这一点恰恰是对抗震不利的。在高铁桥梁抗震设计时，既要考虑正常运营的刚度要求，又要考虑地震发生时高速运行的列车的行车安全性。常规减隔震措施能够降低桥梁地震响应，但对高速列车的行车安全非常不利。
3、因此，迫切需要一种可同时满足正常运营的大刚度要求和震时列车行车安全性要求的高铁桥梁减震体系。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减隔震体系设计方法，所述设计方法可实现支座隔震和阻尼器耗能减震的组合效应，通过设计的所述性能可控型隔震支座参数设计方法，能满足不同阶段的需求，并在减震过程中可实现稳定滑动，起到隔震作用；通过计算得到适宜的阻尼器参数可使多向剪切型阻尼器在支座剪断瞬间提供大刚度，避免轨道发生较大变形，保证高速运行的列车的行车安全，继而发挥耗能作用。
2、本发明采用的技术方案：一种考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减隔震体系设计方法，
3、所述考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减隔震体系包括单销性能可控型隔震支座和多向剪切型阻尼器；所述单销性能可控型隔震支座和多向剪切型阻尼器均设置在主梁和桥墩之间，单销性能可控型隔震支座设在多向剪切型阻尼器两侧；
4、所述单销性能可控型隔震支座包括顶板一、卡槽、剪力销、水平滑移层、中间钢板、橡胶板、防尘罩、钢盆和底板；所述底板下面与桥墩相连接，所述底板的上面与钢盆的固定连接；所述顶板一上面和主梁相连接，所述顶板一下面设有可实现各方向自由滑动的水平滑移层，水平滑移层的周围设有防尘罩，水平滑移层下面设有中间钢板，中间钢板的下半部分嵌入到所述钢盆中，所述钢盆与中间钢板之间设有橡胶板；所述单销性能可控型隔震支座的中心位置设置有一个剪力销，所述剪力销顶端伸入所述顶板一，顶板一与剪力销的连接区域设置卡槽；所述中间钢板上设置预留孔，大小与剪力销相同，所述剪力销的底部嵌入预留孔；
5、所述多向剪切型阻尼器包括驱动板、固定板、顶板二、底座、垫圈、长螺栓、垫块和驱动柱；所述多向剪切型阻尼器的一端通过顶板二和主梁刚性连接，另一端通过底座和桥墩刚性连接；所述顶板二与底座之间设有驱动柱，驱动柱上设有驱动板；所述长螺栓与底座、顶板二固定连接，所述固定板通过长螺栓实现固定；所述多向剪切型阻尼器采用多层驱动板与固定板叠层累加的多层构造形式，驱动板与固定板之间设有垫圈和垫块；
6、所述考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减隔震体系设计方法，包括以下步骤：
7、步骤一：所述单销性能可控型隔震支座参数设计
8、(1)建立支座力学模型
9、1)建立高铁桥梁的有限元模型；
10、2)进行桥梁静力分析，采用有限元模型进行计算，得到支座受到的压力fn；
11、3)进行桥梁非线性时程分析；采用有限元模型进行计算，得到设计地震工况下支座沿顺桥向的最大受力fe2s；
12、4)确定支座力学模型；分为滑动前阶段、支座滑移阶段、剪力销工作阶段和支座滑移隔震阶段四个阶段；滑动前阶段刚度取为盆式支座的刚度，最大受力取为0.2fn；支座滑移阶段刚度取为0，最大位移取d，d为剪力销与顶板一之间的空隙距离；剪力销工作阶段刚度取为剪力销剪切刚度，最大受力为fe2s；支座滑移隔震刚度为0；
13、(2)剪力销切口设计、剪力销直径设计、剪力销空隙设计、水平滑移层设计：
14、1)剪力销设置v型切口，v型切口主要作用是限定剪力销的剪断位置，剪力销v型切口的开口宽度设置为10mm，角度为60°，得到剪力销直径d2＝d1+10，式中d1为剪力销的切口薄弱处的直径，d2为剪力销v型切口端部直径；
15、2)剪力销的切口薄弱处的直径d1，由公式(1)计算，其中，gmax为抗剪强度，抗剪强度可根据剪力销的材质确定，剪力销采用脆性较强的钢材；fe2s为设计地震工况下支座沿顺桥向的最大受力，由上述步骤获得；
16、d1＝2·(fe2s/(π·gmax))1/2 (1)
17、3)剪力销与顶板一之间的空隙距离d为5mm；d的取值根据支座固定、横桥向滑动、顺桥向滑动的功能需求计算确定；
18、4)水平滑移层顶部与剪力销的v型切口顶部高度一致，该设计能够使剪力销断裂后的断裂面略低于滑移层，防止影响支座滑动性能；
19、步骤二：多向剪切型阻尼器参数设计；
20、(1)确定多向剪切型阻尼器力学模型，考虑到剪切间隙对于阻尼力的影响，多向剪切型阻尼器力学模型表达式为：
21、
22、其中ae表示阻尼器总剪切面积，μt为t℃下粘滞液的动力粘度，hz为阻尼器固定板和驱动板厚度总和，h为固定板与驱动板剪切间隙宽度，v为驱动杆相对速度，c为阻尼系数，c0为修正过的阻尼系数，α为速度指数；
23、(2)确定多向剪切型阻尼器参数，令y＝lnf，c′＝ln(c0·ae·μt)，则式(2)记为y＝c′+αx；将滞回试验数据代入式(3)和式(4)进行拟合，得到拟合后的阻尼系数和速度指数将阻尼系数和速度指数代入式(2)，获得多向剪切型阻尼器力学模型；
24、
25、
26、(3)通过调节剪切间隙、剪切面积、阻尼液、固定板和驱动板的厚度，将力学模型中的阻尼系数c调整到接近设计地震工况下支座沿顺桥向的最大受力fe2s；
27、步骤三：将上述多向剪切型阻尼器参数和单销性能可控型隔震支座参数代入高铁桥梁有限元模型，分析不同地震工况下桥梁的顺桥向墩顶、墩底响应以及横桥向的轨道错位、轨道折转角、轨道加速度是否符合管控目标，若是，则输出所述设计参数；若否则调节剪切间隙、剪切面积、阻尼液、固定板和驱动板的厚度改变阻尼系数c，重新进行计算，直到满足为止。
28、本发明高铁桥梁的减隔震体系设计方法包括单销性能可控型隔震支座参数设计方法和多向剪切型阻尼器参数设计方法。单销性能可控型隔震支座中部设置带有v型切口的剪力销，并设置滑移层，剪力销承担多遇地震和设计地震下的支座剪力，在罕遇地震下在v型切口处破坏，实现支座稳定滑动隔震；正常使用时的竖向承载力由支座承担，水平力和刚度由剪力销承担；在多遇和设计地震作用下，水平剪力由剪力销承担，在罕遇地震作用下，剪力销沿v型切口被剪断，支座沿水平滑移面自由滑动，起到隔震作用。多向剪切型阻尼器采用多层驱动板与固定板叠层累加的多层构造形式提高其耗能能力，减小体积，实现横向和纵向两个方向的多向耗能，克服现有阻尼器单一方向耗能的局限性，多向剪切型阻尼器底座由底板与钢箱焊接而成，用外设钢箱的构造形式能有效避免正常使用过程中漏油现象并具有良好的抗冲击能力，该阻尼器驱动柱采用套筒形式，能够实现竖向位移的解耦，阻隔桥梁的的竖向振动对阻尼器的影响。剪力销剪断瞬间较大的冲击力由阻尼器承担，同时提供较大的刚度，实现结构体系的稳定转换，多向耗能，控制轨道不发生过大变形。
29、有益效果：本发明设计方法可实现支座隔震和阻尼器耗能减震的组合效应，通过设计的所述性能可控型隔震支座参数设计方法，能满足正常使用、多遇地震、设计地震、罕遇地震等不同状态的性能需求，并在减震过程中可实现稳定滑动，起到隔震作用；通过计算得到适宜的阻尼器参数可使多向剪切型阻尼器在支座剪断瞬间提供大刚度，避免轨道发生较大变形，保证高速运行的列车的行车安全，继而发挥耗能作用，减小地震对高铁桥梁的不利影响，保证桥梁结构的安全性。通过上述将性能可控型隔震支座与多向剪切型阻尼器相融合的组合设计，使高铁桥梁既可以满足列车正常运营的大刚度需求，又可以满足地震发生时高速行驶的列车的安全性以及地震发生过程中高铁桥梁的结构安全性等多种性能需求。
1.一种考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减隔震体系设计方法，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减隔震体系设计方法，其特征在于：
