 Open Journal of Transportation Technologies 交通技术, 2013, 2, 28-36 http://dx.doi.org/10.12677/ojtt.2013.21006 Published Online February 2013 (http://www.hanspub.org/journal/ojtt.html) Collision Simulation Analysis of the Bridge under the Seismic Action Aiguo Shen Civil Engineering Institute, South-West Jiaotong University, Chengdu Email: 32916750@qq.com Received: Jan. 12th, 2013; revised: Feb. 2nd, 2013; accepted: Feb. 10th, 2013 Abstract: In this paper, with a large span continuous girder bridge as the research object, the simulation analysis of seismic collision and the data microprocessing is carried out. based on this, a new the concept of the collision group was first discovered and put forward. Just because of the loading and unloading process in high-frequency and high-strength happened in a collision group (can also called impact drill effect), the colli- sion damage is resulted. On this basis, we propose a beam end collision damage evaluation method and by applying the evaluation method on to the large span continuous girder bridge, the results of the assessment of the degree of collision damage is given. In this paper, by contrast seismic collision occurred in different mod- els of bridge (with different pier, different base types) , the following suggestions should be pay attention: 1) To mitigate multi-span continuous girder bridge seismic collision, reducing side span girder falling probabil- ity, the setting and the design of a brake pier should be reasonable; 2) When set up the model of a bridge, how to simulating the base of pier should be cautious and reasonable; 3) When designing a long span continuous beam bridge with high pier in the high-intensity area, the impact drill effect should be considered. Keywords: Bridge Seismic Collision; The Collision Group; The Impact of Drill Effect; Collision Damage Rate 大跨度连续梁桥的地震碰撞模拟分析 申爱国 西南交通大学土木工程学院，成都 Email: 32916750@qq.com 收稿日期：2013 年1月12日；修回日期：2013年2月2日；录用日期：2013 年2月10 日 摘 要：本文通过对于一座大跨度连续梁桥地震碰撞过程的模拟分析和数据显微处理，首次发现并提 出了碰撞群的概念，认为碰撞群中高频高强的加载卸载过程(可称之为冲击钻效应)是导致碰撞破坏的 原因。在此基础上，本文提出了一种梁端碰撞损伤度评估方法，并针对本文的研究对象给出了碰撞损 伤度评估结果。本文还通过对比大桥不同模型(不同墩高、不同基础类型)中所发生的地震碰撞，提出： 1) 为减轻多跨连续梁桥地震碰撞、降低边跨落梁概率，应合理设置和设计制动墩；2) 在建模时，梁 墩基础的模拟方式应谨慎、合理；3) 在高烈度区进行高墩大跨度连续梁的桥台设计时，应考虑碰撞中 的冲击钻效应所。 关键词：桥梁地震碰撞；碰撞群；冲击钻效应；碰撞损伤度 1. 引言 桥梁碰撞是地震当中最常见的震害之一。近二十 年来，世界上所发生的每一次强烈地震都会造成大量 的桥梁碰撞震害，特别是在“5.12”汶川地震当中， Copyright © 2013 Hanspub 28  大跨度连续梁桥的地震碰撞模拟分析 桥梁的碰撞破坏更表现出多样性，为研究地震中桥梁 碰撞规律、提高桥梁抗震设计水平、制定预防桥梁碰 撞的有效措施、减轻桥梁地震碰撞破坏提供了丰富的 资料。 由于桥梁地震碰撞所导致的种种破坏是桥梁震 害当中非常典型的震害之一，因而国内外众多研究人 员对此展开了广泛而深入地研究[1-8]。纵观目前论文作 者所看到的有关桥梁地震碰撞的研究成果，在早期的 研究工作中，所采用的研究方法主要是波动法、功率 谱法、随机振动法、能量法、多点输入法等，模型多 为简单的由质点和弹簧组成的多自由度体系。由于研 究手段、研究方法和研究模型所限，研究内容以宏观 的、定性的、概念性的为主，如桥梁结构在地震碰撞 中宏观行为、减轻桥梁地震碰撞的措施、桥梁参数(如 伸缩缝宽度、墩梁质量比、墩高、桥梁结构刚度差异 等)对于碰撞的影响、长大桥梁结构地震碰撞与地震波 空间相关性的关系、震源参数(如震级、震中距、断层 走向与桥梁纵向夹角的那个)与桥梁碰撞的关系等。近 十多年来，由于计算机技术的高速发展和有限元分析 软件模拟能力的日益强大，有关桥梁地震碰撞的研究 主要以有限元三维模型的实时模拟计算为主，特别是 在汶川地震之后，国内涌现出一大批有关桥梁地震碰 撞的研究。在有限元模型的实时模拟计算中，梁间碰 撞单元从线性弹簧模型、Kelvin 模型发展到 Hertz 模 型、Hertz-damp 模型、三维接触摩擦模型，而且很多 研究人员还在不断研究新的碰撞模型，以便改进、完 善和发展桥梁地震碰撞的研究。目前，人们研究的对 象主要是梁式桥，如多跨简支梁、高墩大跨度连续梁、 城市高架桥、山区地形中的梁式桥，简支梁与连续梁 的组合桥等，桥梁建模也越来越精细，桥梁所在的场 地环境也受到研究人员的重视并成为模型的一部分， 不过主要是直线桥梁，很少涉及到曲线桥。众多研究 人员通过对于桥梁地震碰撞的有限元模拟分析获得 了大量数据，通过对于这些数据的分析，提出很多有 关桥梁地震碰撞的新见解，也提出很多减轻桥梁地震 碰撞的建议。 但是我们知道，早期关于桥梁地震碰撞的研究方 法通常只适合对于桥梁地震碰撞的原因和结果给予 宏观的、定性的描述，无法揭示桥梁地震碰撞过程的 细节和微观机制，只有采用有限元模拟分析才有可能 实现这一点。然而，本论文作者看到，研究人员在提 取、处理和分析桥梁碰撞模拟计算所获得的大量数据 时，仅停留在模拟碰撞发生、宏观过程分析这一层面， 并没有对数据进行深层次的挖掘，而本文作者通过研 究发现，模拟计算所得到碰撞过程实时数据是在时间 和空间域内被高度压缩的信息，对于碰撞微观机制的 研究必须采用显微刻画的方式，本文作者通过这种方 式，发现梁端的地震碰撞具有复杂的微观结构，因而 提出了碰撞群的概念，论文作者还发现，正是碰撞群 所代表的高频高强度加载与卸载过程(本文称之为冲 击钻效应)造成了梁端的碰撞破坏，作者还在冲击钻效 应的基础上，建立了一种评估桥梁碰撞累计损伤度的 方法。 2. 连续桥梁碰撞分析模型的建立 本论文针对一座高速铁路三跨连续梁桥(50 m + 84 m + 50 m、墩 高H分别为 20 m、50 m、80 m)(见图 1)展开了详细的地震碰撞模拟分析，采用的地震输入 为汶川地震时在广元附近曾家镇记录到的加速度时 程。 根据以往桥梁震害的经验和桥梁结构的动力行 为特点，桥梁下部结构(主要指桥墩和桥墩基础)在控 制地震碰撞当中将发挥更为重要的作用。因此，在本 论文的研究当中，针对该连续梁桥分别选用不同高度 的桥墩和不形式同的墩基础进行组合，从而产生了 6 个计算模型。有关 6个模型的主要参数列于表 1中。 由于在桥梁地震碰撞的模拟计算中，“土–桩基 – 承台”的功能很难在计算模型中真实再现，因此，可 以通过等效转换的方式将“土–桩基–承台”的功能 Figure 1. A large span continuous girder bridge with 3 spans 图1. 三跨连续梁桥模型 Copyright © 2013 Hanspub 29  大跨度连续梁桥的地震碰撞模拟分析 Table 1. The main parameters of the models 表1. 三座桥梁模型的主要参数 50 + 84 + 50 m 连续梁 模型编号 H1 H2 基础类型 模型 1 弹性基础 模型 2 20 20 刚性基础 模型 3 弹性基础 模型 4 50 50 刚性基础 模型 5 弹性基础 模型 6 80 80 刚性基础 转化为墩底的等效平动约束弹簧和扭转约束弹簧(如 图1所示)，转换时采用图 2所示的三维模型和计算方 法。 关于梁体之间的碰撞采用图 3所示的弹性碰撞单 元来实现，碰撞单元的构造和本构关系如图 3所示。 从图 3可以看到，碰撞单元主要由碰撞弹簧和间隙元 构成，间隙元是一种接触性作用单元，其中初始间隙 d相当于梁体架设时预留的梁缝，当梁端之间相对位 移将初始间隙 d压缩尽时，梁体之间将发生接触性碰 撞。因此，发生碰撞的条件可表示为： 0 ijj i ut dutut d 其中，为右边梁端的水平位移； 为左边梁 端的水平位移；d为梁缝初始间距，而碰撞力可以采 用下式计算： j ut i ut ,, , 0 0 ij ij ij ftku tdu td ftu td 0 碰撞单元 示的方式。 根据 ) 假设梁体之间的碰撞是轴向正碰，但考虑到轴 向碰 3. 大跨度连续梁桥的地震碰撞模拟结果 大跨度连续梁桥经常被用于铁路或公路建设以 实现大跨 撞模拟分 梁桥 Figure 2. The computing model of elastic foundation 图2. 桥墩弹性基础的计算模式 Figure 3. Constitution and constitutive relation of the collision cell 图3. 碰撞单元的构成和本构关系 在梁端的安置可采用图 4所 接触单元的性质，在地震作用下，相邻梁端之间 的相向位移将初始间隙压缩今时时结构将发生碰撞。 我国铁路桥梁的梁缝主要是10 cm 左右，本论文在模 拟计算时采用15 cm，而碰撞弹簧的刚度对于碰撞强 度影响较大，因此，采用合理的碰撞刚度是非常重要。 在本论文的研究中，碰撞刚度的取值考虑了如下因 素： 1 撞是一种高速加载与卸载过程，碰撞效应的影响 深度主要发生在梁端附近，因此，碰撞刚度主要考虑 梁端的刚度；2) 混凝土的动态刚度高于静态刚度，而 碰撞是一种典型的高速加载-卸载过程，因此，梁端混 凝土的动态刚度将比静态刚度大很多；3) 为了检验碰 撞刚度的合理取值，本论文针对不同等级的碰撞刚度 进行了试算，发现当碰撞刚度取值为整片梁体轴向静 态刚度的 10~100 倍左右时，梁端的相对位移及和碰 撞结果比较合理。 及一般分析 度跨越。但是，由于连续梁桥的桥墩与梁体 之间仅仅是支撑作用，并且只有一个桥墩控制着梁体 的纵向位移，因此，大跨度连续梁桥的纵向刚度相对 较弱，外加大跨度连续梁桥的梁体质量巨大，所以从 理论上说，大跨度连续梁在地震当中容易发生较强的 纵向位移，导致大跨度连续梁梁端发生严重碰撞。 通过对大跨度连续梁六个模型所进行的地震碰 析，本论文得到了一系列非常有意义的计算 结果，这些计算结果的主要内容均绘制在图5~11 中。 分析图 5~11 可以初步得到如下一些基本结论： 1) 从图 5~11所示的计算结果可以看出，在连续 的6个模型中只有模型 2未发生碰撞，其余 5个 Figure 4. The connection of the collision cell 图4. 碰撞单元的连接方式 Copyright © 2013 Hanspub 30  大跨度连续梁桥的地震碰撞模拟分析 Figure 5. The simulation results of the collision of model 1 图5. 模型 1两端碰撞过程和碰撞群的模拟结果 Figure 6. The simulation results of the collision of model 2 图6. 模型 3两端碰撞过程和碰撞群的模拟结果 Figure 7. The simulation results of the collision of model 4 图7. 模型 4两端碰撞过程和碰撞群的模拟结果 Figure 8. The simulation results of the collision of model 5 图8. 模型 5两端碰撞过程和碰撞群的模拟结果 Figure 9. The simulation results of the collision of model 6 型(模型 1、3、4、5、6)均发生了碰撞发生了碰撞； 程可 ) 根据图 11 可以看到，在墩高相同的前提下比 较连 5~11 所示的碰撞过程可以看到，连续梁 图9. 模型 6两端碰撞过程和碰撞群的模拟结果 模 2) 从模型 1、3、4、5、6所产生的一系列碰撞过 以看到，碰撞的强度和频次都随着墩高的增加而 增加，由此可见，墩高是影响地震碰撞的一个重要因 素； 3 续梁桥各个模型的碰撞，无论是碰撞强度还是碰 撞频次，具有弹性基础的桥梁模型较刚性基础桥梁模 型要严重很多；在基础刚度相同的前提下比较连续梁 桥各个模型的碰撞，无论是碰撞强度还是碰撞频次， 具有较高桥墩的桥梁模型较较低桥墩桥梁模型要严 重很多； 4) 从图 Copyright © 2013 Hanspub 31  大跨度连续梁桥的地震碰撞模拟分析 Copyright © 2013 Hanspub 32 Figure 10. The simulation results of the collision of model 2 图10. 模型 2地震碰撞过程模拟结果 Figure 11. The comparison of the collision force in six 图11. 六个模型碰撞力的比较 两端的地震碰撞呈现出交替进行的状态，并且交替碰 撞的周期主要是由制动墩控制的； 5) 从图 5~11还可以看到，梁端的每一次碰撞实 际上都是由一群碰撞构成的，这一群碰撞可称之为一 个碰撞群，这意味着梁端的碰撞过程实际上是由一系 列碰撞群构成的，而且，碰撞群的内部构成决定了梁 端碰撞的破坏效果； 6) 当连续梁桥的梁端为桥台时，由于桥台混凝土 强度比梁体混凝土强度低，一旦遭遇连续梁梁端所产 生的如图 5~11 所示的连续撞击时，桥台将有可能遭 受较大的破坏；如果连续梁梁端不是桥台而是与其他 桥梁相接时，有可能造成梁体之间的碰撞损伤。 4. 大跨度连续梁桥的地震碰撞损伤评估 4.1. 关于碰撞损伤率的理论基础 从前面一系列地震碰撞模拟分析结果可以看到， 大跨度连续梁每一个模型的地震碰撞过程是由一系 列具有复杂结构的碰撞群构成的，特别是从图 12 所 示碰撞群的位移细节和图 13 所示碰撞力细节可以看 到，碰撞群所产生的效果如同一次冲击钻工作时所产 生的效应，因此，这样的碰撞很容易造成被碰撞结构 的严重损伤 在爆炸与冲击作用下，混凝土处于复杂的多轴应 力状态。实验结果表明，混凝土的失效强度不仅随平 均压应力的增加而增大，而且应力状态的影响明显。 例如，不同的侧向压应力会导致不等的三轴抗压强 度；在三轴拉、压时，抗压强度会随着拉应力与压应 力比值的变化而变化。因此，在三维主应力空间中混 凝土的失效面比较复杂。 目前，人们用到最多关于混凝土在动态荷载作用 下的失效强度模型是 HJC 模型，HJC 模型关于强度动 态失效的屈服面方程为： 0 ,,11 In N eq pDA DBpC (1) 式中： eq ——归一化等效应力， eqeq c f ，c f 为混 凝土单轴抗压强度； p ——归一化静水压力； c ppf ； * ——等效应变率； 0 ——参考应变率，取值为 1.0 s−1； A——内聚力强度，由实验确定的材料常数； B——压力强化系数，由实验确定的材料常数； C——应变率强化系数，由实验确定的材料常数； N——压力强化指数，由实验确定的材料常数；  大跨度连续梁桥的地震碰撞模拟分析 cess of collision group 位移过程 Figure 12. Displacement pro 图12. 碰撞群的 Figure 13. The collision detail of model 3 and model 4 图13. 连续梁桥模型 3和模型 4两端的碰 D——失效时 的梁体碰撞破坏都主要发生 在梁 撞过程和碰撞群细节 的损伤变量，主要取决于混凝土在 失效之前的变形过程中，塑性应变和塑性体应变的累 积。 HJC 方程描述了混凝土从初始屈服–失效–软 化的强度变化全过程，相应地损伤变量 D从0变化到 1，所以，当才用该式计算失效强度时需要确定失效 时的损伤变量值。 由于本论文所研究 端表面附近，梁体预应力对于梁端的作用很小， 因此，动态屈服面方程可以不考虑有关静水压力的影 响，因此，可以假设方程中与 p相关的系数 B等于0， 这样，便得到如下适用于梁端附近的动态强度失效判 断的方程： 0 ,1 eq DA 1InD C (2) 从该方程可以看到，决定混凝土动态情况下 要由当前的损伤率和当前的荷载碰撞速度 来决定， 度越大，混 前碰撞荷载的碰撞速度越快， 混凝土式中所表 这种含 义显然 的，可以被接受，但关键 是如何 不是 条件 由0 的失 效强度主 显然当前的混凝土损伤 凝土动态 失效的强度就越低；当 动态失效强度就越高，公 现的 与人们的认识是一致 确定方程中的两个系数A和D。 通过对上述公式的研究发现，系数 A和系数D并 独立的，而是具有相关性的，只有在特定的相关 下，才能确保上述公式给出混凝土动态相对强度 到1的变化过程。通过对 A和D的相关性分析， Copyright © 2013 Hanspub 33  大跨度连续梁桥的地震碰撞模拟分析 可以将梁端混凝土动态屈服强度方程表为如下形式： 0.21 1.41 00 ,1 10.22 In eq DA D A (3) 此时，系数A的取值范围是 0.1~0.6 之间，本课 题考虑到碰撞计算时的相对加载速率以 100 s−1为主， 因此，采用了A = 0.125。将其带入式(3)，得： 1.41 0.21 ,0.1251 10.22 0.125In eq DD (4) (4)式给出了混凝土结构的动强度随损伤率和加载速 率而变化的规律，将该式与碰撞群中的微碰撞相结 合，便可以计算出每一个碰撞群产生的累计损伤。再 将该计算方法运用到一个碰撞事件 群中，就可以最终计算出一个碰撞事件。因 此，本课题用图 14 来说明碰撞群的累计损伤率的计 算方法。 图14 是一个典型的碰撞群，其中包含 5个微碰 撞，根据时间发展的方向，每个微碰撞的碰撞阶段分 别为： 所包含的所有碰 撞 何计算一个碰撞群的损伤累计效果便成为关键。为 此，如 11 A B 、 22 A B 、 33 A B 、 44 A B 、 55 A B 每个微碰撞的有效碰撞幅度分别为： 111 B A F FF 、 222 B A F FF 、 333 B A F FF 、 444 B A F FF 、 555 B A F FF 每个微碰撞的碰撞速度分别为： 11 1BA tt、 22 1BA tt、 33 1BA tt、 44 1BA tt、 55 1BA tt 计算碰撞群的累计损伤率的步骤如下： 1) 初始时刻无碰撞，因此，损伤率 00D ，混 凝 土的动强度比 1 eq 。 2) 第一个微碰撞发生，撞击速度为 11 1BA tt 用 1 ，这时结构出现轻微损伤 D1，D1近似 1 F fc 计算， 到第一个微碰 然后将分别 ε1和D1代入公式(4)，得 撞发生后混凝土的动态强度比 1eq ，根 据1eq 可计算出混凝土受到轻微损伤后的动态强度 11eq f cfc 。 3) 第二个微碰撞发生，撞击速度为 222BA 1tt ，这时结构的损伤进一步加剧，损伤 率为 221 DFfc 1 D ，然后将分别 ε2和D2代入公式 二个微碰撞发生后混凝土的动态强度比 (4)，得到第 2eq ，根据 2eq 可计算出混凝土受到损伤后的动态强 度22eq f cfc 。 4) 以下不断重复步骤2)和3)，直至将碰撞群中 每个微碰撞的碰撞效果累计完成，这样便得到了一个 碰撞群造成的的混凝土累计损伤率。 5) 如果该碰撞群之后紧跟着另一个碰撞群，那么 下一个碰撞群的损伤率的计算就必须在前一个损伤 率基础上继续累积，直至一个碰撞事件中所有碰撞群 的碰撞损伤效果被计算完成，这样就可以得到一个碰 撞事件完成后的最终累计损伤率，根据最终的累计损 撞时间对桥梁某一处造成的损坏 给出定量评估。 伤率可以对此次碰 umulative effect of a plurality of micro-collision 的累积效果组成的 Figure 14. The cumulative damage rate is set by the c 图14. 碰撞群产生的累计损伤率是由多个微碰撞 Copyright © 2013 Hanspub 34  大跨度连续梁桥的地震碰撞模拟分析 发生碰撞事件的 5个模型所产生的累计损伤率进行了 计算，得到了一些有益的结果。 4.2. 碰撞损伤等级的判别 在前面连续梁桥碰撞模拟分析的基础上，结合碰 撞损伤率的计算理论，对连续梁桥中所发生的碰撞 件进行了损伤率计算，并依据此计算结果对连续梁桥 高墩的梁体两端与桥台之间均发生了毁坏 性的 分别达到重度损伤(弹性基础)和中度损伤 (刚性基础)，而墩高 20 m 的模型，仅弹 基础的模 发生了轻 损伤，而刚性基础模型未发生碰撞。上述 模拟 梁的地震 碰撞发挥着控制性的作用。 2) 在损伤 计算中看到，5和模型 6的毁灭 性损 的时间内，相 于地震发生过程中的早期，其中模型 5的碰撞破坏 发生时刻比模型 6要早一些，这主要由基础刚度的强 弱所决定；但进一步研究还发现，模型 5和模型 6的 地震碰撞破坏均在第三次宏观剧烈碰撞(既第 三个 碰撞群)，其后的宏观碰撞将进一步加重桥台或梁端混 凝土的破碎 左右交 替碰 与桥 显的 性，也就是说连续梁桥的碰 撞规 。 4) 地震当中 抗震设计来说 仅要充分考虑梁端的防碰撞问题， 更应 5) 该连续梁 点：a) 连续梁 得连 右 碰撞的程度更严重； b) 连续梁桥的梁体与桥墩之 间是 重，惯性比较 大， Table 2. Pr the damage level criterion . 损伤等级判别标准的规定 损伤率 损伤等级 损伤率 损伤等级 按照这样的思路，本课题对连续梁桥 6个模型中 本文为便于对混凝土的损伤程度进行判断，在此 做了如下规定(见表2)。 事 的碰撞损伤等级进行评判，得到如表 3所示的计算结 果。 根据连续梁桥地震碰撞的分析结果和碰撞损伤 等级评判结果，可以得到以下结论： 1) 首先，从表 2可以看到，该连续梁桥在曾家镇 地震作用下的地震碰撞是很严重的，不仅 6个计算模 型当中有 5个发生了碰撞，而且碰撞损伤率非常大， 其中 80 m 碰撞，损伤率达到100%，无论弹性基础或刚性 基础。墩高 50 m的模型发生的地震损伤也比较重， 损伤等级 性 型 度 分级的结果再次表明，墩身高度对于桥 率 模型 伤发生在地震开始后的5~7 秒左右 当 和变形。 3) 连续梁桥的地震碰撞表现出有规律的 撞的特点，并且交替碰撞的时间间隔 梁的振 动周期之间有明 相关 律主要由模型的基本振动周期所控制 ，当连续梁桥的制动墩较高时，不仅 造成连续梁的梁端因较大的相对位移而发生严重碰 撞，更为严重的后果则很可能因为较大的梁端相对位 移而导致落梁。因此，对于制动墩较高的连续梁桥的 ，不 该采取有效的防落梁措施。 桥碰撞损伤比较严重的原因主要是 以下两 桥的纵向刚度由一个桥墩所控 制，因此，连续梁桥的纵向抗弯刚度相对比较弱，使 续梁桥左 振动的幅度更大，发生碰撞的模型更 多， 铰接，因此，这也造成连续梁桥的纵向抗弯刚度 相对弱一些，使得连续梁桥的地震碰撞更为严重。由 于大跨度连续梁桥的的梁体质量比较 一旦在强震作用下与两侧桥台或引桥发生碰撞， 其碰撞过程中的每一次强烈碰撞(碰撞群)都将是一系 列连续不断的碰撞所构成，其过程如同冲击钻打孔， 很容易造成桥台或引桥梁体的严重破坏。所以，为了 提高连续梁桥抵抗地震碰撞的能力，应特别注意加强 ovisions of 表2 <5% 微损伤 35%~50% 重度损伤 5%~15% 轻度损伤 50%~70% 严重损伤 15%~35% 中度损伤70%~100% 失效 Table 3. The collision damage rate and damage degree of continuous beam bridge 表3. 连续梁桥碰撞损伤率和损伤等级 模型 1 (20 + 弹性基础) 模型 3 (50 + 弹性基础) 模型 4 (50 + 刚性基础) 模型 5 (80 + 弹性基础) 模型 6 (80 + 刚性基础) 碰撞发生处 损伤率 损伤 等级 损伤率 损伤 程度 损伤率 损伤 程度 损伤率 损伤 程度 损伤率 损伤 程度 梁与 0号台 0.12 轻度 损伤 0.392 重度 损伤 0.185 中度 损伤 1 失效 1 失效 梁与 3号台 轻度 重度 中度 1 失效 0.096 损伤 0.41 损伤 0.204 损伤 1 失效 Copyright © 2013 Hanspub 35  大跨度连续梁桥的地震碰撞模拟分析 控制 台或引桥的碰撞强 最低的桥墩作为制动 有利于减小连续梁桥在地震当中的碰撞。 5. 结论 于碰撞群中高频高强加载卸载过程的研究，提 出了 碰撞模拟计算 时， 计制动墩； 制[D]. 哈尔 滨工业大学, [4] 墩的纵向刚度。对于大跨度连续梁桥来说，其纵 向位移制动墩决定了梁体与桥台或引桥的碰撞，因 此，为了尽可能减小梁体与两侧桥 度，应当选择大跨连续梁桥中 墩，这将 通过本课题的研究，作者发现桥梁碰撞过程中存 在着丰富的细节，这些细节对于解释桥梁碰撞破坏机 制非常重要，但往往被人们所忽视。作者通过对于碰 撞细节的显微研究，发现并提出了碰撞群的概念，并 通过对 梁端碰撞损伤度累计计算的方法，将该方法运用 于本论文所研究的大跨度连续梁地震 各个模型碰撞累计损伤度的评估结果与模型的碰 撞强度是一致的。本论文通过分析对比大跨度连续梁 不同模型(不同墩高、不同基础类型)中所发生的地震 碰撞，得到以下有益于减轻连续梁桥地震碰撞损伤的 设计建议： 1) 为减轻多跨连续梁桥地震碰撞、降低边跨落梁 概率，应合理设置和设 2) 在进行桥梁建模时，选择梁墩基础的模拟方式 应谨慎、合理； 3) 在高烈度区进行高墩大跨度连续梁的桥台设 计时，应考虑碰撞中的冲击钻效应所。 参考文献 (References) [1] 吕龙. 桥梁地震碰撞及应对措施[D]. 西南交通大学, 2011. [2] 郭磊. 强震作用下桥梁的碰撞效应及对应措施[D]. 湖南大学, 2010. [3] 李中军. 高架桥梁地震碰撞分析及控 2010. 李晓斌等. 桥梁结构地震碰撞响应相关问题研究 述评[A]. 第 九届全国桥梁学术会议论文集(下册), 2010. [5] 陈学喜. 地震 作 用下桥梁伸缩缝 碰撞响应分析[D]. 北京交通 大学, 2006. [6] 郭安薪等. 高架桥梁的地震碰撞和落梁分析及其控制[J]. 防 灾减灾工程学报, 2010, Z1: 173-176. [7] 王军文, 李建中, 范立础. 非规则梁桥横桥向地震碰撞反应 分析[J]. 振动与冲击, 2010, 29(6): 25-30. [8] 于海龙. 地震作用下简支梁桥梁间碰撞的反应性能[J]. 北方 交通大学学报, 2004, 28(1): 43-46. Copyright © 2013 Hanspub 36 |