碰撞效应对非规则梁桥横向地震反应的影响
非规则梁桥横桥向地震碰撞反应分析
梁 桥地 震反 应 的影 响具 有极 为 重 要 的现 实 意义 。本 文
结合 西 部 山 区某 一 实 际典 型 多 跨 连 续 梁 桥 ， 析 了 梁 分
体 与抗 震 挡 块 间 的 碰 撞 对 结 构 横 桥 向地 震 反 应 的影
响， 探讨 了减 轻 碰撞 和限 制相对 位移 的措 施 和方法 。
下 横 向碰撞 对连 续梁 桥 地震 反 应 的影 响 。我 国的公 路 桥 梁抗震 设计 细则 （Ｔ Ｔ Ｂ ２— １— ０ ８ 也 仅 把挡 块 ＪＧ ０ ０ ２０ ） 作 为一种 构 造措施 。实 际上 ， 有 些 结 构 中 ， 在 挡块 的作
型 ， 部 结 构 采 用 跨 度 为 ３ 预 应 力 Ｔ梁 ， 宽 为 上 ０ｍ 桥
梁体 与抗震挡 之间的碰 撞力 ， 同时减小矮墩 区桥墩的墩顶横 向位移和墩底 塑性转 角 ， 不显 著增加 高墩 区桥墩 的墩顶位移
和墩 底 塑性 转 角 。 关 键 词 ：地 震 ； 梁 ； 撞 ； 震 挡 ； 震 反 应 桥 碰 抗 地 中 图分 类 号 ：Ｕ ４ ． ４２ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
所示 。
应 用美 国￣ Ｊ 大 学 编制 的 Ｄ ａ ．Ｄ ｌ 程 序 进行 ｍ， Ｉ 、 Ｉ ｒｉ ３ Ｘｌ］ ｎ ｏ 结构 地震 反应 分 析 。在计 算模 型 ［ １ ａ ］ ， 体 与 图 （） 中 梁 墩柱 分别 用 弹性梁 单元 、 弹塑 性 梁柱 单 元 模 拟 ， 单元 的 质量 采用 堆 积 集 中质 量 代 表 ， 胶 支 座 采 用 弹 簧 连 接 橡
单元 模 拟 ； 凝 土结 构 的阻 尼 比取 为 ５ ， 行 线性 和 混 ％ 进
用 对 主体结 构 的地震 反应 有 较 大 的影 响 。 目前 对非 规 则 梁桥横 桥 向地震 碰撞 效应 的研究 基本 上是 空 白 。 我 国西 部 由于 地 形 条 件 的 限 制 ， 梁 结 构 一 般 由 桥
地震作用下横向碰撞对连续梁桥地震反应的影响
ｐ ｃ ｆｅ ｔ． ａ ｔｅｆｃ ｓ
Ｋｅ ｗｏｒ ｅ ｒｈ ｕ ｋ ｆｅ ｔ ｏ ｌｎ ａ ，ｃ ｎ ｉ ｕ ｕ ｉｄｅ ｒｄ ｅ，ｐ ｕｎ ｉ ｇ ｅｆ ｃ ｙ ｄｓ ａ ｔ ｑ ａ ｅ ｅ ｃ ，ｎ ｎ ｉ ｅ ｒ ｏ ｔｎ ｏ ｓｇ ｒ ｒｂ ｇ ｉ ｏ ｄ ｎ ｆｅ ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｐ ｕ ｄ ｎ ｅｗｅ ｎ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓ ｏ ｔ ｃｕ ｅ ｈ ｓ ｓ ｎ ｆ ａ ｔ ｎ ｌ ｅ ｃ ｓ ｎ ｔ ｅ ｔ ｃｕ ａ ｓ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ ｉ ｇ ｂ ｔ ｅ ｏ ｏ ｅ ｔ ｆ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｉ ｉ ｃ ｎ ｉｆ ｎ ｅ ｏ ｈ ｓ ｕ ｒ ｇ ｉ ｕ ｕ ｒ ｔｒ ｌ
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第２ ３卷第 ２期 ２０ ０ ７年 ４月
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地震作用下曲线梁桥非均匀碰撞效应研究
ＭｅｄｚＧ ｌ ｄ … 研 究 了公路 和城 市立 交 曲线 梁 桥 ｎｅ ａｎｏ 等 ｉ 的 相邻 梁体 碰 撞 地 震 反 应 ， 分 析 了铅 芯 橡 胶 支 座 对 并 邻桥 碰撞 反 应 的影 响 。但 以上 学 者 在 研究 直 线 桥 梁 或
曲线 桥梁 的地 震 碰 撞 效 应 时 ， 采 用 碰 撞 单 元 方 法 来 均
基 金 项 目：罔 家 自然 科 学 基 金 项 目 （０ ０ １５） 山 东 省 交 通 科 技 计 划 项 ５ ９ ８３ ；
目（ ０ ９ ０ ２ ０ Ｙ１ ）
收稿 日期 ：２ １ —０ ０ １ １—２ 修改稿收到 Ｕ期 ：０ １— ７—１ ８ ２１ ０ １ 第一作者 亓必军 男 ， Ｌ， 博 剐教授 ，９４年 ６月生 １７ 通讯作者 申永刚 男 ， 士 ，９４年生 博 １７
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第 ３ 第 ６期 １卷
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地 震 作 用 下 曲线 梁 桥 非 均 匀 碰 撞 效 应 研 究
亓兴军 申永刚 ，
（． １ 山东 建 筑 大 学 土木 工程 学 院 ， 南 济 ２ ０ ０ ；． 江 大 学 土 木工 程 系 ， 州 ５ １ １２ 浙 杭 ３０ ２ ） １０ ７
（ ） 设置 ｔ ｔ返 回到 步 骤 （ ） ３ ＋△ 为 ， １ 。则 随 着 时
模 拟 相邻 梁 体 的点 对 点 碰 撞 效 应 ， 在 桥 梁 碰 撞 体 的 这
碰 撞 点能 够 事 先 确 定 的情 形 下 是 适 用 的 ， 是 一 种 有 也 效 实 用 的常规 模 拟方 法 。但 曲线 梁桥 在 地 震 作 用下 会 产 生平 面 旋 转 的 不 规 则 位 移 ， 得 梁 体 的 碰 撞 点 无 法 使 事 先 确定 ， 因此 ， 用 碰撞 单 元 方 法来 模 拟 曲 线梁 桥 的 应
地震作用下桥梁梁体与横向挡块动态碰撞研究
地震作用下桥梁梁体与横向挡块动态碰撞研究地震作为破坏力巨大的一种自然灾害,多次给人民的生命财产安全造成了严重的危害。
桥梁作为灾后救援和重建的重要通道,其抗震性能对救灾人员和物资能否以最快的速度到达起到了决定性的作用。
简支梁(板)桥、连续梁(板)桥是修建最普遍的桥型,它们抗震性能应该给予重点关注。
在这种类型的桥梁中,上部结构的落梁是桥梁倒塌的首要原因,应当尽量避免。
因此,许多研究人员对此展开了大量的研究,但是大多数人关注的是占落梁事故大多数的纵向落梁,并提出了很多的防落梁措施和开发了多种多样的防落梁设备；与之相对,横向落梁研究就少了很多。
最常见横向落梁措施是设置横向抗震挡块,它肩负着避免落梁破坏发生的重任。
就是这样一个重要的构件,其设计却无章可循,基本靠设计人员的经验或者借鉴其他工程,这样一来在地震中它能发挥多大的作用就不得而知了；而且,梁体和挡块之间的碰撞会增加桥墩的受力,但具体增加程度也很难一概而论。
为了弄清楚该问题,本文开展了一些有益研究。
本文从解析的角度来研究梁体与横向挡块的碰撞。
从碰撞问题的模拟和求解入手,对常用接触单元法的几种具有代表性的模型进行讨论,提出了用弹簧-振子模型代表接触单元模型碰撞过程的基本思路,通过求解弹簧-振子运动方程,得到碰撞问题中碰撞力-相对压入量、碰撞力-碰撞持续时间、相对压入量-碰撞持续时间关系等所关心的物理量。
该改进求解方法对存在大量能量耗散的碰撞问题尤为有效,可以得到精确解或者无限接近精确解的近似解,适合将其用于考虑梁体与挡块碰撞效应的桥梁地震响应问题求解。
同时,得到的挡块受力可以为挡块的细节设计提供参考。
综合考虑了恢复系数(它的大小直接代表了碰撞中能量耗散的多少)和其他各种影响碰撞过程的因素,发现Hertz模型求解的最大碰撞力和最大相对压入量与Hertzdamp模型的精确解之间存在着一定的关系。
在其他参数相同的情况下,该关系只与恢复系数有关,利用一元四次多项式进行了拟合,效果非常好。
非规则梁桥伸缩缝处的碰撞对地震反应的影响
第39卷第1期土 木 工 程 学 报Vol .39No .1 2006年1月CH I N A C I V I L E NGI N EER I N G JOURNAL Jan 12006非规则梁桥伸缩缝处的碰撞对地震反应的影响王军文1 李建中2 范立础2(1.石家庄铁道学院,河北石家庄050043;2.同济大学,上海200092)摘要:针对非规则梁桥在地震作用下伸缩缝处的碰撞现象,在建立考虑双边碰撞效应的简化动力分析模型的基础上,采用非线性地震反应时程分析方法,研究了纵向地震作用下非规则梁桥伸缩缝处的碰撞效应,并分析比较了双边碰撞与单边碰撞对桥梁结构位移的影响,研究结果对同类型的非规则梁桥的抗震设计具有一定的参考价值。
关键词:地震;非规则梁桥;单边碰撞;双边碰撞;地震反应中图分类号:U44215+5 文献标识码:A 文章编号:10002131X (2006)0120054206Effect of pound i n g a t expan si on jo i n ts on se is m i c respon se ofi rregul ar g i rder br i dgesW ang Junw en1,2 L i J ianzhong 1 Fan L ichu1(1.Shijiazhuang Rail w ay I nstitute,Shijiazhuang 050043,China;2.T ongji University,Shanghai 200092,China )Abstract:Based on the pounding phenomenon at expansi on j oints of irregular girder bridges during earthquakes,a si m p lified analytical model that considers the effects of t w o 2sided collisi on was p resented .W ith the ti m e hist ory analysis method of deter m ining the nonlinear seis m ic res ponses,the pounding effects of adjacent girders at expansi on j oints on seis m ic res ponses of irregular girder bridges were studied,and the influences on t w o 2sided and one 2sided pounding on structural dis p lace ments were investigated .The results fr om the p resent study may serve as a reference base f or seis m ic design of irregular girder bridges .Keywords:earthquake;irregular girder bridge;t w o 2sided pounding;one 2sided pounding;seis m ic res ponse E 2ma il:wjun wen@sina 1com基金项目:国家自然科学基金(50278068)、高等学校博士学科点专项科研基金(20030247009)作者简介:王军文,工学博士,副教授收稿日期:2004205231引 言在历次地震中,桥梁落梁破坏的情况时有发生。
桥梁碰撞问题的研究现状
桥梁碰撞问题的研究现状桥梁的地震冲撞行为主要发生在桥梁的纵向主梁之间或主梁与桥台胸墙之间,冲撞行为有可能造成的后果主要有:主梁梁端开裂、桥台胸墙局部混凝土脱落、伸缩缝破坏、下部支座螺栓剪断,更严重的情况是造成主梁相对位移过大,导致落梁。
近年来针对桥梁地震碰撞破坏现象、机理及预防措施,国内外展开了多方面的研究,但是针对目前我国西部地区大量兴建的结构形式复杂的不规则高墩桥还较少,因此研究碰撞效应对于丰富此类桥梁抗震设计和减轻桥梁碰撞破坏有着重要的工程实用意义。
1桥梁碰撞问题的研究现状目前有关相邻结构之间地震碰撞临界间隙的研究大多集中于建筑结构差异谱法(SPD)能对线弹性结构的地震碰撞临界间隙作出合理的预测;随后,将这种方法推广于非线性结构;Lin运用随机振动理论对毗邻建筑物地震碰撞临界间隙进行了系统研究,建立了确定地震碰撞临界间隙的理论公式并进行了可靠度分析。
与建筑物的碰撞研究形成鲜明对比的是,有关桥梁碰撞的地震记录很少,对桥梁碰撞机理、理论和方法的研究尚待深入,许多研究工作正处于起步阶段。
早期的绝大多数解析工作为了使问题简化常采用单自由度振子来求得定性的结果,主要目的是获得碰撞作用下对结构宏观行为的理解,并发展简化的处理碰撞问题的方法。
Maragakis等研究了梁体与桥台间的碰撞对桥梁结构地震反应的影响,研究发现影响碰撞效应的参数有桥台处的伸缩缝间隙,梁体与桥台的质量比、桥台的刚度以及恢复系数,碰撞对柔性桥台的影响尤为显著[1];有人采用三维多自由度体系对隔震高架桥梁伸缩缝处相邻梁体间由于行波效应引起的碰撞效应和减小碰撞反应的措施进行研究,主要分析了伸缩缝缝隙间距大小对碰撞力和桥墩弯矩、剪力、位移的影响;针对两直杆杆端的共线碰撞问题主要采用振动理论进行整个碰撞过程的分析,对碰撞过程的力学机理、能量损失及碰撞时间进行了研究,并在此基础上采用恢复系数法对桥梁伸缩缝处相邻梁体之间的碰撞效应进行了研究;HongHao 等假定地震波为平稳的随机振动,应用Clough-Penzien谱密度模型及Luco和Wong的理论模型推导出的相干函数来考虑地震动的空间变化,以七跨简支梁来模拟无限长桥,分析地震动空间变化对结构地震反应的影响[2];为了合理地考虑碰撞对相对位移的影响,提出了考虑碰撞影响的相对位移反应谱,应用接触单元法分析了间隙比、周期比、质量比、谱速度和相对速度、地震震级和震中距等参数对相邻桥跨最大相对位移的影响;2桥梁碰撞问题的分析方法2.1恢复系数法[3]。
邻梁碰撞对系杆拱桥地震响应的影响分析
邻梁碰撞对系杆拱桥地震响应的影响分析刘甲运【期刊名称】《《铁道建筑》》【年(卷),期】2019(059)004【总页数】4页(P34-37)【关键词】系杆拱桥; 邻梁碰撞; 地震响应; 拱肋; 竖向地震动【作者】刘甲运【作者单位】中铁一院集团新疆铁道勘察设计院有限公司新疆乌鲁木齐830011【正文语种】中文【中图分类】U442.5+5在桥梁结构形式的比选过程中，由于拱桥具有外形优美、承载力大、跨越能力强的优点而被广泛使用[1]。
系杆拱桥属于无推力结构，一般为外部静定内部超静定，且对地基的要求低，跨越能力强[2]，因此在地基条件较差的线路中被广泛使用[3-4]。
此外，钢管混凝土等新材料新结构的出现，加速了系杆拱桥的发展。
目前，关于系杆拱桥的研究主要集中在：①施工工艺及设计方法[5]；②钢管混凝土材料力学性能[6]；③结构的抗震性能[7]；④吊杆的腐蚀、振动[8]；⑤拱脚的混凝土开裂等[9]。
关于桥梁的抗震性能，杨孟刚等[10]以高速铁路简支梁桥为研究对象，分析了横向地震作用下挡块与垫石的碰撞效应并提出了防碰撞减震措施。
闫磊等[11]研究了行波激励下非规则桥梁的碰撞效应，发现碰撞对矮墩不利。
刘正楠等[12]以多联大跨连续梁桥为研究对象，探究了采用减隔震支座时邻梁的碰撞问题，并研究了伸缩缝间隙的影响。
彭刚辉等[13]研究了温度效应对简支梁桥碰撞效应的影响。
王军文等[14]研究了斜交简支梁桥的地震碰撞效应，对不同斜交角下的碰撞效应进行了系统分析。
闫聚考等[15]以大跨悬索桥为研究对象，对其进行振动台试验研究，发现主引桥之间的碰撞会减小引桥位移及固定墩的内力需求。
以上研究主要以连续梁、简支梁及大跨桥梁为对象，而关于邻梁碰撞对系杆拱桥地震响应影响的研究较少。
本文以新建铁路新疆博州线一座跨度64 m简支钢管混凝土系杆拱桥为工程背景，采用通用有限元分析软件MIDAS/Civil建立全桥空间分析模型，考虑邻梁碰撞效应，进行了系杆拱桥的地震响应研究。
挡块对斜拉桥横向抗震体系的影响
挡块对斜拉桥横向抗震体系的影响徐略勤;李建中【摘要】为探讨挡块限位装置对斜拉桥横向抗震体系的影响,以宁波大榭二桥为工程背景,采用非线性时程法分析比较了三种状况下斜拉桥的结构地震响应,即不考虑挡块的作用、考虑挡块的影响、挡块破坏后的效应等三种情况.研究表明:梁体与挡块的碰撞效应有利于改善斜拉桥在地震作用下的横向受力,降低控制横向设计的锚墩的响应需求；而挡块的破坏则会导致梁体侧向过大的位移,带来结构稳定和疲劳方面的隐患；通过在边墩和锚墩设置粘滞阻尼器可以改善结构的受力、限制梁体的侧移并使支座免于破坏,但增加了设计困难和建设造价,而设置足够强度的挡块值得推荐.%Under the background of Daxie Bridge in Ningbo, the effect of side retainers on the lateral anti-seismic system in cable-stayed bridge was investigated. Nonlinear time history analysis was utilized to obtain the seismic responses of Daxie Bridge in correspondence with three conditions, I. E. Structural response excluding retainer influences, structural response incorporating retainer influences, and structural response considering the effects of damage of retainers. It is found that the pounding effects between girder and retainer are effective to reduce the earthquake response of the auxiliary piers, which usually governs the design of cable-stayed bridges in the transverse direction. Damage of retainers will amplify the lateral displacement of the girder, which is not expected to happen for cable-stayed bridges. The retainers are efficient to diminish the seismic response of bridge structure, to restrain the displacement of girder and to protect the bearings from earthquake when dampers are mounted on theside piers, which will, however, increase the cost and cause design problems. Recommendations were made to choose strong retainers with sufficient strength to survive severe ground motions as a useful measure for cable-stayed bridge.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2011(030)011【总页数】6页(P57-61,94)【关键词】当块;斜拉桥;横向抗震体系;碰撞效应;摩擦效应【作者】徐略勤;李建中【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海200092【正文语种】中文【中图分类】U442.5+5自1955年第一座现代斜拉桥在瑞典建成以后，斜拉桥的理论研究和工程实践得以飞速发展［1］。
桥梁横向地震碰撞响应研究进展
桥梁横向地震碰撞响应研究进展石岩;王军文;秦洪果;侯万宁【摘要】Strong earthquake motions can induce out-of-phase vibrations between superstructures and substructures due to differences in dynamic characteristics, which can result in nonlinear pounding between girders and shear keys if the relative displacements exceed their initial gaps. Many highway bridges were destroyed in the Wenchuan earthquake, and many lateral shear keys extensively suffered severe damage partly caused by pounding between shear keys and girders. Based on the pounding phenomenon between girders and shear keys under transverse earthquake, the pounding response of simple-supported beam bridge, continuous girder bridge, skew bridge and simple-supported box girder on the high-speed railway are reviewed and summarized systematically. The state of pounding mitigation measures and post-earthquake retrofit are presented, and some recommendations for future research on seismic response of bridges under transverse earthquakes are offered.%在强震作用下,桥梁上、下部结构由于动力特性的不同而发生不同相振动,从而引起梁体与挡块间的非线性碰撞.汶川大地震中,大量公路桥梁遭到严重破坏,横向抗震挡块破坏尤其严重,其中部分是由于横向碰撞而引起.针对这种碰撞现象,对正交简支梁桥、连续梁桥、斜交桥及高速铁路桥梁的横向碰撞反应进行了回顾和总结,并介绍了横桥向防撞措施及震后加固技术的研究现状,同时指出目前我国在这方面亟需解决的问题和进一步研究的方向.【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(025)001【总页数】5页(P20-24)【关键词】抗震挡块;碰撞效应;防撞措施;抗震加固【作者】石岩;王军文;秦洪果;侯万宁【作者单位】石家庄铁道大学土木工程学院,河北石家庄050043;石家庄铁道大学土木工程学院,河北石家庄050043;中交远洲交通科技集团有限公司,河北石家庄050051;石家庄铁道大学土木工程学院,河北石家庄050043【正文语种】中文【中图分类】U442.50 引言桥梁工程作为生命线工程之一，在国家经济建设、人民日常生活以及震后救灾中都起着重要的作用。
混凝土挡块对非规则连续梁桥地震反应的影响
位能力，但过大的挡块强度也会导致极大的桥墩内力。提高挡块的变形能力有利于减小碰撞力与挡块损伤。橡胶垫片是较宜
采用的减碰措施，可进一步减小梁墩相对位移与碰撞力，减轻挡块损害。
关键词：混凝土挡块；非规则连续梁桥；地震反应；强度；变形能力；初始间隙；减碰措施
中图分类号：U442.5+5
文献标志码：A
文章编号：1672 − 7029(2018)08 − 1987 − 09
夏人杰 1, 2，赵人达 1，占玉林 1, 3
(1. 西南交通大学 土木工程学院桥梁工程系，四川 成都 610031； 2. 上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海 200092川 成都 610031)
摘 要：为了对桥梁地震反应做出更准确的判断，基于 ANSYS 提出综合考虑混凝土挡块特性以及梁体与挡块碰撞效应的模
第 15 卷 第 8 期 2018 年 8 月
铁道科学与工程学报 Journal of Railway Science and Engineering
DOI: 10.19713/ki.43−1423/u.2018.08.012
Volume 15 Number 8 August 2018
混凝土挡块对 非规则连续梁桥地震反应的影响
3. National Engineering Laboratory for Technology of Geological Disaster Prevention in Land Transportation, Chengdu 610031, China)
Abstract: In order to have more realistic predictions of bridge structures’ seismic responses, a modeling method based on ANSYS was proposed, which can simulate concrete shear keys’ characteristics and pounding between the girder and shear keys. The irregular multi-span continuous bridge of Hanjiang Bridge was taken as the research object. The seismic responses with four different modelling methods for concrete shear keys were analyzed. Then a parametric study of concrete shear keys’ characteristics was conducted. Finally a proposed pounding mitigation method was discussed. The results show that concrete shear keys restrain the girder’s displacement and transmitter seismic forces from the girder to substructures, which affect the overall bridge responses. Ignoring concrete shear keys’ mechanical properties or initial gaps between the girder and shear keys can lead to erroneous results. Increasing shear keys’ strength can improve its limit capability. But an excessive
横桥向地震作用下简支梁桥偏心碰撞反应参数研究
横桥向地震作用下简支梁桥偏心碰撞反应参数研究石岩;王军文;李建中;艾庆华【摘要】汶川大地震中桥梁结构横向抗震挡块遭到严重破坏，其中部分是由于梁体与其发生碰撞所致。
针对桥梁结构横向抗震挡块与梁体在强震作用下的碰撞现象，建立了考虑上部结构与挡块间偏心距、支座非线性和墩柱弹塑性的横桥向单墩碰撞模型。
采用非线性地震反应时程分析方法，详细研究了偏心距、碰撞刚度、初始间隙、桥墩线刚度、上部结构与盖梁质量比、上下部结构周期比以及墩柱弹塑性等参数对桥梁结构横向地震反应的影响。
结果表明：考虑偏心的碰撞进一步增强了系统的非线性，低高度梁(e<70cm)不考虑偏心碰撞分析可能导致不保守的结果，需引起重视。
【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2012(000)018【总页数】6页(P132-136,142)【关键词】简支梁桥;横向地震;碰撞模型;偏心碰撞效应;抗震挡块【作者】石岩;王军文;李建中;艾庆华【作者单位】石家庄铁道大学土木工程学院,石家庄 050043; 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室,石家庄 050043;石家庄铁道大学土木工程学院,石家庄 050043; 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室,石家庄 050043;同济大学桥梁工程系,上海 200092;石家庄铁道大学土木工程学院,石家庄 050043【正文语种】中文【中图分类】U442.5在历次地震中，桥梁落梁破坏的情况时有发生。
为了避免横桥向落梁等灾难性损坏或为保证支座的抗震安全性，通常在横桥向设置挡块等抗震措施。
在强震作用下，桥梁上下部结构的不同相振动极易导致梁体与抗震挡块间发生碰撞。
汶川大地震中，较多桥梁抗震挡块遭到严重破坏［1－2］，其中部分是由于梁体与其发生碰撞所致。
目前，国内外学者对地震引起的横桥向碰撞效应进行了一些研究［3－6］，结果表明横向碰撞对结构的抗震性能有较大影响，但以上研究大都建立在对心碰撞的基础上，且假定墩柱在弹性范围内工作，而桥梁上部结构的质心与挡块质心实际上不在同一水平面上，即梁体与挡块间的碰撞属偏心碰撞，在强震作用下墩柱也往往会进入塑性区域。
考虑碰撞效应的铁路隔震桥梁非线性地震反应
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ － ０ ６ — ０ ３ 作者简介 ： 唐 峰（ １ ９ ７ ７ 一） ， 男， 硕士 ， 工程师 ； 肖质 江 （ １ ９ ７ ４ －） ， 男， 高级工程师 ； 王
制桥梁地 震力 和位 移 ， 可使桥梁结构在经 历强震后仍 能满足桥 梁 安全和功能要 求。合理 的桥 梁隔震设 计 ， 可以使隔震 支座在 限制 地震力传递的同时 ， 满足大位移 的要求 Ｊ 。
本文 以某高速铁路客运专线上采用摩擦摆 式支座 的 ３ ２ ｍ简 支梁桥为对象 ， 用 有限元 软件模 拟分 析 了该桥 的纵 向地 震反应 ， 讨论了减隔震支座的减震性 能及 碰撞 效应 对结构 的影 响。
率半径 ； 为滑动面摩擦系数 ； 为中心滑块位置摆角 。
（ ２ ）
其中 ， 为支座竖 向反 力 ； Ｄ为水平摆 动距离 ； Ｒ为滑 动面 曲 根据本桥设计 参 数得 到 的减震 支座 荷载一位 移 曲线如 图 ５
所示 。图中 ， Ｆ 为支座 屈服力 ； Ｋ １ ， 分别 为支 座 的一 次 和二次
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１ ７ ４・
第３ ９卷 第 ２ ４期 ２ ０ １ ３ 年 ８ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ Ａ ＲＣＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ Ｕ ＲＥ
Ｖｏ １ ． ３ ９ Ｎｏห้องสมุดไป่ตู้ ２ ４ Ａｕｇ ． ２ ０１ ３
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桥 梁
・隧 道
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文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ３ ） ２ ４ — ０ １ ７ ４ — ０ ３
Ｏ Ｏ
刚 度 Ｊ 。
高速铁路连续梁桥横向地震碰撞效应及挡块间隙研究
第50卷第9期2019年9月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.50No.9Sep.2019高速铁路连续梁桥横向地震碰撞效应及挡块间隙研究杨孟刚1，王传坤1,2，乔建东1(1.中南大学土木工程学院，湖南长沙，410075；2.上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海，200092)摘要：为研究地震作用下高铁桥梁挡块与垫石间的横向碰撞效应，基于ANSYS软件建立高铁简支-连续组合桥梁(2×32m简支梁+(48+80+48)m连续梁+2×32m简支梁)横向地震碰撞杆系有限元模型，该模型考虑轨道系统(CRTSⅡ型)约束作用、上部结构与垫石间偏心距、挡块材料非线性、支座非线性和墩柱弹塑性的影响。
采用非线性地震反应时程分析方法，讨论轨道系统约束作用、横向限位挡块和挡块−垫石间距等因素对桥梁结构横向地震碰撞效应的影响，并优化连续梁桥墩挡块间隙，探究橡胶缓冲装置的减碰效果。
研究结果表明：轨道系统约束作用会改变桥梁结构的动力特性与地震响应，放大墩底剪力横向分配的不均匀性；在强震作用下，挡块横向限位效果较明显；当连续梁桥墩挡块−垫石间距为2~3cm时，横向地震响应峰值均较小，适当增大中墩挡块−垫石间距效果更佳；橡胶缓冲装置会降低连续梁桥墩梁横向相对位移峰值和挡块碰撞力，且减震效果与橡胶厚度及布设方式有关。
关键词：高铁连续梁桥；横向地震；碰撞效应；挡块间隙；橡胶缓冲装置中图分类号：U442.55文献标志码：A文章编号：1672-7207（2019）09-2252-12Research on transverse seismic pounding effect and shear-key gaps of high-speed railway continuous beam bridgesYANG Menggang1,WANG Chuankun1,2,QIAO Jiandong1(1.School of Civil Engineering,Central South University,Changsha410075,China;2.Shanghai Municipal Engineering Design Institute(Group)Co.Ltd.,Shanghai200092,China)Abstract:To investigate the transverse pounding effect between steel shear keys and bearing padstones of high-speed railway bridges under earthquake excitations,a finite element model of a high-speed railway bridge considering the transverse pounding effect,which consists of one continuous beam bridge(48+80+48)m and two simply-supported beam bridges(32m)on each side,was established based on ANSYS.The impacts of the restriction of track system(CRTSII),the eccentricity between bearing padstones and girders,the nonlinear behavior of shear keys and bearing and the elastic-plastic behavior of piers on transverse pounding effects of the bridge were also considered in the numerical model.With the time history analysis method for nonlinear seismic responses of structures,the influence of the track system,the shear keys,the gaps between shear keys and bearing padstones on transverse seismic responses was analyzed.Finally,the shear-key gaps of the continuous beam bridge收稿日期：2018−12−12；修回日期：2019−03−11基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51978667,51778635)(Projects(51978667,51778635)supported by the National Natural Science Foundation of China)通信作者：乔建东，副教授，从事桥梁结构优化与减隔震控制研究；E-mail:**************.cnDOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2019.09.022第9期杨孟刚，等：高速铁路连续梁桥横向地震碰撞效应及挡块间隙研究at outer piers and inner piers were optimized and the pounding reduction effect of the rubber bumpers was investigated.The results show that the restriction effect of the track system alters the dynamic characteristics of the bridge,and also magnifies the inhomogeneity of the distribution of shear forces at the bottom of piers.Under strong earthquake excitations,the transverse restricting effect of the shear keys is significant.The peak seismic responses of the continuous beam bridge reach lower values when the gap between shear keys and bearing padstones is2-3cm and it is better to increase the gap of shear keys at inner piers properly.The maximum relative displacement between the pier and the girder and pounding force of the continuous beam bridge will decrease when the rubber bumpers are installed,and the isolation effect is related to the thickness and layout method of them.Key words:high-speed railway continuous beam bridge;transverse earthquake;pounding effect;gap of the steel shear key;rubber bumper devices高速铁路是国家经济大动脉、重大公共基础设施和生命线工程，而桥梁在高铁线路中占有较大比例[1]，且越来越多的高速铁路桥梁修建于地震区，如何提高高铁桥梁的抗震性能是高速铁路建设中亟待解决的问题。
桥台伸缩缝处的碰撞对地震反应的影响
Ｋ ｅ ｌ ｖ ｉ ｎ模型ｎ 模拟伸缩缝处的碰撞。碰撞模型采用 一 个阻尼器和一个 连接 弹簧 并联 来模 拟碰 撞 的力学 特
７ ０
低
温
建
筑
技
术
２ ０ １ ３年第 １ ２期（ 总第 １ ８ ６期）
桥 台伸 缩缝 处 的碰 撞 对 地震 反 应 的影 响
温 亚枫 ， 杨海霞
（ 河海大学工程力学 系， 南京 ２ １在 地震作用下 ， 伸缩缝处 发生碰撞而造成 结构破坏 。本 文在建立考虑 桥台与梁之 间碰
撞效应的简化刚体模 型的基础上 ， 采用有限元分析软件 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ对模型进行地震反应时程分析 ， 研究 了在考虑桥台 与梁之间碰撞作用下 ， 纵 向地震作用 时梁 与梁伸缩缝 处的碰撞效应 。并 分析 了梁 与桥 台的碰撞 对桥梁结构 位移
的影 响， 研究结果对类似 的连续梁桥 的抗震设计有一定的参 考价值 。
Ｆ 。 ＝ ０ ， 当 Ｉ — ｕ ２ 一 Ａ Ｇ ≤０ （ １ ）
系统 １ 、 系统 ２的阻尼 ， △ 。 则 为 １号 、 ２号 伸缩缝 处初 始间隙。 和Ｃ 。 分别 为桥 梁支 墩的基本周期 和阻尼 ， 即模 型中的系统 ３ 。桥 台与地 基 简化成 一个 整体 ， 成 为系统 ４ 。四个系统 受到相同地震 加速度 的作用 。 在进行碰撞反应分 析 时 ， 计 算模 型 中不 考虑墩 柱
个因素对 连续梁桥 碰撞 效 应的影 响 ， 末考虑墩 柱弹塑
性的影响。
桥梁结构地震碰撞效应及防落梁措施研究现状
第24卷 第5期2007年5月公 路 交 通 科 技Journal of Highway and Transportation Research and DevelopmentVol 24 No 5 May 2007文章编号:1002 0268(2007)05 0071 05收稿日期:2005 12 05基金项目:国家自然科学基金资助项目(50578118);河北省教育厅科研计划资助项目作者简介:王军文(1971-),男,山西天镇人,工学博士,副教授,研究方向为桥梁抗震与组合梁桥计算理论 (wjunwen2901@163 com)桥梁结构地震碰撞效应及防落梁措施研究现状王军文1,李建中2,范立础2(1 石家庄铁道学院 土木工程分院,河北 石家庄 050043;2 同济大学 桥梁工程系,上海 200092)摘要:介绍了桥梁结构地震碰撞效应及防落梁措施方面的一些近期进展。
在介绍了接触碰撞问题的计算理论及分析方法的基础上,对地震作用下相邻桥梁结构间碰撞效应的理论以及试验研究进展进行了回顾和总结;并针对地震中桥梁上部结构发生落梁的问题,介绍了减轻相邻梁体间碰撞的措施、桥梁伸缩缝处的支承宽度、纵向限位器的设计方法、横向抗震挡块的设计方法等研究方面的进展,分析了各国抗震设计规范对桥梁伸缩缝处支承宽度的规定,同时指出目前我国在这方面研究的欠缺。
关键词:桥梁工程;综述;地震;碰撞效应;防落梁措施;限位器;抗震挡块中图分类号:U442 5+5 文献标识码:AState of Art of Cu rrent Studies on the Effect of Seismic Induced Poundin g betweenAdjacent Bridge Decks and Falling off Preven tion Measu resWANG Jun wen 1,LI Jian zhong 2,FAN Li chu2(1 School of Civil Engineering,Shijiazhuang Rail way Insti tute,Hebei Shijiazhuang 050043,China;2 Department of Bridge Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China)Abstract :The recent studies on the effect of the sei smic induced pounding bet ween adjacent bridge decks and falling off prevention measures are introduced in this paper Firs tly,the computi ng theories and analytical methods of contact pounding between adjacent bridge decks are presen ted Secondly,the state of the art of the theoretical and experimental studies on p ounding effects between adjacent bridge decks subjected to longitudinal earthquake is reviewed and summarized Lastly,for measures of miti gating pounding between adjacent bridge decks,design methods of hinge seat width at expansion joints,design methods of longi tudinal restrainers and desi gn method of transverse shear keys are introduced in the li ght of pull off and drop collapse of br id ge decks during earthquake;and hinge seat wid ths i n the seismic specifications of different countries are analyzed Furthermore,i t was indicated that the lack of studies on the effect of sei smic induced pounding between adjacent bridge decks and falling off preven tion measures in ChinaKey words :bridge engineering;overview;earthquake;pounding effect;falling off prevention measures;restrai ners;shear keys0 引言最近20余年,地球上发生的多次地震灾害对桥梁抗震设计理论产生了巨大的影响。
地震对桥梁结构的影响与对策
地震对桥梁结构的影响与对策地震，这一自然界的强大力量，常常给人类社会带来巨大的破坏和损失。
桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，在地震中面临着严峻的考验。
了解地震对桥梁结构的影响，并采取有效的对策，对于保障桥梁的安全和交通的畅通至关重要。
一、地震对桥梁结构的影响1、水平地震力地震产生的水平震动是对桥梁结构最主要的影响之一。
这种强大的水平力会使桥梁的墩柱、梁体等主要构件发生位移和变形。
如果水平力超过了桥梁结构的承载能力，就可能导致墩柱开裂、倾斜甚至倒塌，梁体滑落等严重破坏。
2、竖向地震力虽然竖向地震力相对水平地震力较小，但在某些情况下也不能忽视。
它可能会增加桥梁结构的竖向荷载，导致桥墩的受压破坏，或者使梁体与支座之间产生过大的压力，影响结构的稳定性。
3、地基失效地震可能会引起地基的液化、不均匀沉降等问题。
地基的不稳定会削弱桥梁基础对上部结构的支撑作用，使桥梁整体发生倾斜、下沉甚至垮塌。
4、结构共振桥梁结构具有自身的固有频率，如果地震波的频率与桥梁的固有频率接近，就会发生共振现象。
共振会使结构的振动幅度急剧增大，从而加重结构的破坏程度。
5、构件破坏地震作用下，桥梁的各个构件，如桥墩的混凝土开裂、钢筋屈服，桥梁支座的损坏，伸缩缝的破坏等，都会影响桥梁的正常使用功能。
二、桥梁结构在地震中的破坏形式1、墩柱破坏墩柱是桥梁的主要竖向支撑构件，在地震中容易出现弯曲破坏、剪切破坏和受压破坏。
弯曲破坏表现为墩柱的混凝土开裂、钢筋屈服，墩柱发生较大的弯曲变形；剪切破坏则是墩柱在水平剪力作用下混凝土破碎、钢筋剪断；受压破坏通常是由于竖向荷载过大导致墩柱混凝土被压碎。
2、梁体破坏梁体可能会因为与墩柱的连接失效而发生滑落，或者由于自身的弯曲、剪切变形过大而出现裂缝甚至断裂。
3、支座破坏支座在地震中起到传递荷载和缓冲震动的作用，但其往往容易受到损坏。
常见的支座破坏形式包括支座的移位、剪断、脱落等。
4、基础破坏基础的破坏主要包括桩基础的断裂、承台的开裂以及地基的液化和不均匀沉降等。
梁式桥震害及其影响因素分析
国内外很多从事桥梁抗震的工作者对桥梁震 害模式及破坏机理进行了总结，并且每次大地震 发生之后桥梁震害资料都会更加丰富，为深入研 究桥梁 结 构 震 害 机 理 及 抗 震 措 施 等 奠 定 了 基 础。 如 2008 年 5 月 12 日四川汶川发生的 8 级大地震， 极震区烈度高达Ⅺ度，地震造成 24 条高速公路、 161 条国 省 干 线、8 618 条 乡 村 公 路、6 140 座 桥 梁、156 条隧道受损，这次地震同样为桥梁抗震研 究留下了宝贵的震害资料。
落梁震 害 与 支 承 破 坏 密 切 相 关， 因 振 动 导 致 的落梁多因支承破坏所致。当支座破坏后，墩 － 梁间的位移失去控制，当墩梁间的相对位移大于 主梁搁置长度后，主梁将从桥墩脱落从而导致落 梁。统计的 53 座支座破坏桥梁中，有 26 座落梁。 另外统计的 53 座支座破坏桥梁中，有 29 座桥梁的 桥墩没有破 坏， 说 明 对 于 下 部 结 构 而 言， 支 座 破
65. 2% 发生了支座破坏，综合国内外几次大地震的 调查结果， 在 中、 美、 日 等 国 的 多 个 地 震 中， 支 座的破坏现象均较为普遍。
支座的震 害 表 现 为 支 座 倾 斜、 剪 断、 锚 固 螺 栓拔出、活动支座脱落及支座本身构造上的破坏 等。支 座 破 坏 的 同 时 也 伴 随 着 支 座 下 垫 石 板 破碎［8］。
图 3 我国台湾集集大地震中乌溪桥的桥墩被剪断
在城市 高 架 桥 中 常 使 用 框 架 墩， 框 架 墩 的 震 害也经常见到。震害主要 表 现 为： 盖 梁 的 破 坏， 墩柱的破 坏 以 及 节 点 的 破 坏。盖 梁 的 破 坏 形 式： 当地震力和重力叠加时，剪切强度不足引起的剪 切破坏； 盖梁负弯矩钢筋的过早截断引起的弯曲 破坏； 以及盖梁钢筋的锚固长度不够引起的破坏。 节点的破坏主要是剪切破坏（ 图 4） 。
邻梁碰撞效应对多联隔震梁桥地震反应的影响
邻梁碰撞效应对多联隔震梁桥地震反应的影响閤小进;赵人达【摘要】针对高烈度地区某多联隔震梁式桥跨结构,采用非线性时程分析方法模拟地震动反应,接触单元法考虑伸缩缝处邻梁的碰撞效应.对比不考虑碰撞、考虑碰撞单边碰撞和双边碰撞几种不同工况下桥梁的地震反应,探讨地震作用下邻梁碰撞效应对多联隔震梁桥地震反应的影响.研究结果表明:地震作用下,由于采用隔震橡胶支座和摩擦摆式支座,主梁的位移和邻梁的相对位移都很大,导致邻梁间多次碰撞且碰撞力非常大.碰撞可能增大也可能减小主梁的位移,但可以减小邻梁间的相对位移;碰撞作用可能使隔震支座失效,对桥墩结构非常不利.与双边碰撞相比,单边碰撞对桥梁更不利.%In this paper, the nonlinear seismic response of multi-span isolated elevated bridges in high-intensity earthquake areas was evaluated, considering the pounding of superstructure segments by contacting elements. Compared with no pounding and bilateral pounding with unilateral, the influence of adjacent pounding effect on seismic response of multi-span isolated elevated bridge was invested. The results indicate that strong longitudinal earthquakes can lead to large displacements and relative displacements of girders,causing severely pounding of adjacent girders at the movement joints due to the using of High-Damping Rubber Bearings (HDRs) and Friction Pendulum Bearings (FPBs). Pounding may reduce displacements of girders or not, but can reduce relative displacements of girders. Pounding may cause the failure of the isolation bearing, compared with the bilateral pounding, the unilateral pounding is more harmful to the bridges.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2018(015)005【总页数】6页(P1211-1216)【关键词】多联桥梁;非线性时程;隔震支座;碰撞效应【作者】閤小进;赵人达【作者单位】西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031;西南交通大学土木工程学院,四川成都 610031【正文语种】中文【中图分类】U445.71大量的桥梁震害表明，伸缩缝处的邻梁碰撞或主梁与桥台胸墙间的碰撞是桥梁结构常见的震害现象之一[1-2]。
地震作用下横向碰撞对连续梁桥地震反应的影响
地震作用下横向碰撞对连续梁桥地震反应的影响
邓育林;彭凯;李建中
【期刊名称】《结构工程师》
【年(卷),期】2007(023)002
【摘要】地震作用下,结构的碰撞问题被认为是影响结构地震反应和结构抗震性能的一个重要因素,碰撞是一种非常复杂的非线性问题,其影响因素很多.采用非线性时程地震反应分析方法,探讨了横向地震作用下梁体与抗震挡块间的碰撞对连续梁桥地震反应的影响,结果表明:梁体与抗震挡块间的碰撞不仅产生很大的撞击力.还会导致桥墩的地震需求增大,对结构抗震不利.通过参数分析表明接触单元刚度、初始间隙以及墩高等参数对碰撞效应有很大影响.
【总页数】6页(P64-68,79)
【作者】邓育林;彭凯;李建中
【作者单位】同济大学桥梁工程系,上海,200092;同济大学桥梁工程系,上
海,200092;同济大学桥梁工程系,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TU3
【相关文献】
1.邻梁碰撞对隔震连续梁桥地震反应的影响 [J], 閤小进;王超
2.地震作用下中小跨度梁桥横向碰撞参数影响分析 [J], 焦驰宇;龙佩恒;李士锣;候苏伟;刘陆宇
3.地震作用下两联连续梁桥纵向碰撞效应研究 [J], 黄志霜;姚昌荣;李亚东
4.地震作用下高墩桥梁横向碰撞效应研究 [J], 邓育林;雷凡;何雄君
5.隔震连续梁桥地震作用下梁间碰撞响应的研究 [J], 李黎;叶志雄;吴璟
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碰 撞 效 应 对 非 规 则 梁 桥 横 向 地 震 反 应 的 影 响
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各 墩 受 力 重 新 趋 于 不 均 。 最 后 通 过 参 数 分 析 ， 讨 了不 同碰 撞 条 件 下 非 规 则 梁 桥 横 向地 震 力 分 布 的 变 化 规 律 ， 到 了有 探 得
益 的结 论 。
关键 词 ：碰撞 效应 ； 地震 力分布 ； 比研究 ； 对 参数分析
中 图 分 类 号 ：Ｕ ４ ． ＋ ４２５ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
摘 要 ：通过考虑上部梁体与防震挡块间的横向碰撞效应， 采用线性和非线性时程分析法对非规则梁桥横向地震
力 的分布规律进行 了对 比研究 。研究 表明 ： 板式橡胶支座 的采 用有利于减轻 由于墩高不一 致带来的非规则梁桥横 向剪 力 分布不均 的困扰 ， 同时增 加了主梁与挡块间横 向碰撞 的机率 ； 但 碰撞效应 的考虑 不仅使桥梁结构动力 响应增 大 ， 而且造成
ＸＵ Ｌ ｅｑｎ Ｉ ｉｎｚ ｏｇ， ｕ —ｉ ，Ｌ ａ — ｎ Ｊ ｈ
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通 常为 了在 山 区跨 越 鸿 沟 深 壑 而修 建 的 桥 梁 ， 由 于受 地 形地 貌 的限制 ， 下 部结 构 高 度 往 往互 不 一 致 ， 其 墩 高 的不一致 极 易导致 全 桥 结 构 横 向 刚度 分 布 的 不均 匀， 在地 震作 用下 ， 上部 结 构 的横 向惯 性 力 在 下部 结 构 的分配 也参 差 不 齐 ， 度 较 矮 的桥 墩 由于 刚 度 较 大 通 高 常会 吸 收相对 更 大 的横 向地 震 力 。板 式 橡 胶 支座 的采 用有 助 于缓解 各 墩 受 力 不 均 带 来 的难 题 ， 板 式 橡 胶 但