碰撞效应对非规则梁桥横向地震反应的影响

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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（ＴＴＢ２— １— ０８也仅把挡块ＪＧ００２０）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：Ｕ４．４２５文献标识码：Ａ
所示。
应用美国￣Ｊ大学编制的Ｄａ．Ｄｌ程序进行ｍ，Ｉ、Ｉｒｉ３Ｘｌ］ｎｏ结构地震反应分析。在计算模型［１ａ］，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

ｈｅｕｔｎｉａｅｔａｏｎｉｇｃｎｌａｏｓｒｎｏｄｎｏｃｎｍｐｉｙｔｅｐｎｅｆｐｉｒ．ｔｉＴｅｒｓｌｓｉｄｃｔｈｔｐｕｄｎａｅｄｔｔｏｇｐｕｎｉｇｆｒｅａｄａｌｆｈｅｒｓｏｓｓｏｅｓＩｓｓｏｈｔｔｅｐｕｄｎｔｆｅｓａｉｔｎｅａｄｈｉｈｆｐｉｒｖｉｉｃｎｎｌｅｃｓｏｔｃｕａｍ— ｈｗｎｔａｈｏｎｉｇｓｉｎｓ，ｇｐｄｓａｃｎｅｇｔｏｅｈａｅｓｇｆａｔｉｆｕｎｅｎｓｒｔｒｉｆｓｎｉｕｌ
ｐｃｆｅｔ．ａｔｅｆｃｓ
Ｋｅｗｏｒｅｒｈｕｋｆｅｔｏｌｎａ，ｃｎｉｕｕｉｄｅｒｄｅ，ｐｕｎｉｇｅｆｃｙｄｓａｔｑａｅｅｃ，ｎｎｉｅｒｏｔｎｏｓｇｒｒｂｇｉｏｄｎｆｅｔ
ＡｂｔａｔＴｅｐｕｄｎｅｗｅｎｃｍｐｎｎｓｏｔｃｕｅｈｓｓｎｆａｔｎｌｅｃｓｎｔｅｔｃｕａｓｒｃｈｏｎｉｇｂｔｅｏｏｅｔｆａｓｔｒａｉｉｃｎｉｆｎｅｏｈｓｕｒｇｉｕｕｒｔｒｌ
维普资讯
第２３卷第２期２００７年４月
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ＳｒｃｕａＥｎｉｅｒｔｕｔｒｌｇｎｅｓ

地震作用下曲线梁桥非均匀碰撞效应研究

ＭｅｄｚＧｌｄ … 研究了公路和城市立交曲线梁桥ｎｅａｎｏ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（００１５）山东省交通科技计划项５９８３；
目（０９０２０Ｙ１）
收稿日期：２１ —００１１—２修改稿收到Ｕ期：０１— ７—１８２１０１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
振
第３第６期１卷
动
与
冲
击
Ｖ０．Ｎｏ６０１１３１．２２
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＨＯＣＫＳ
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２００；．江大学土木工程系，州５１１２浙杭３０２）１０７
（）设置ｔｔ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］。

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ｄｓｒｂｕｉｎｏｒｎｓｅｓｓｉｍｉｆｒｅｎｖｎｍｏｇｈｐｅｓＢａｅｏｔｅｅｕｔｏｐｒｍｅｒｃｎｌｓｓ，ｓｍｅｉｔｉｔｏｆｔａｖｒｅｅｓｃｏｃｕｅｅａｎｔｅｉｒ．ｓｄｎｈｒｓｌｓｆａａｔａａｙｉｉｏｃｎｔｃｉｅｃｎｌｓｏｓｏａｉｔｏａｆｔｅｔａｓｅｓｅｓｉｏｃｉｔｉｕｉｎｕｄｅｉｅｅｔｐｏｎｉｇｃｎｄｔｏｓｏｓｒｔｏｃｕｉｎｎｖｒａｉｎｌｗｓｏｈｒｎｖｒｅｓｉｍｃｆｒｅｄｓｒｂｔｏｎｒｄｆｒｎｕｄｎｏｉｎｕｖｆｉｗｅｅｍａｅｒｄ．
Ａｂｓｒｔｔａｃ：Ｔｋｎｐｕｎｉｇｆｅｔｂｔｅｇｒｅｓｎｒｔｉｅｓｎｏｃｏｎ，ａｏａａｉｅｔｄｏｔｅａｉｇｏｄｎｅｆｃｓｅｗｅｎｉｄｒａｄｅａｎｒｉｔａｃｕｔｃｍｐｒｔｓｕｙｎｈｖ
Ｉｆｕｎｃｆｐｕｎｎｇｅｅｔｎｔａｖｒｅｓｉｍｉｅｐｎｓｆａｎｏｓａｄａｄｇｒｒｂｉｇｎｅｅｏｏｄｉｆｃｓｏｒｎｓｅｓｅｓｃｒｓｏｅｏｎｔｎｒｉｄｅｒｄｅｌ
ｄｓｒｂｔｏｆｔａｓｅｓｓｉｍｉｆｒｅｍｏｇｉｒｗａｃｎｕｔｄｉｔｉｕｉｎｏｒｎｖｒｅｅｓｃｏｃａｎｐｅｓｓｏｄｃｅｕｓｎｌｎａａｄｏｌｎａｔｅｉｇｉｅｒｎｎｎｉｅｒｉｈｉｔｒａａｙｉｍｓｏｙｎｌｓｓLeabharlann 振第３第４期０卷动
与
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碰撞效应对非规则梁桥横向地震反应的影响
徐略勤，李建中，吴陶晶
（济大学土木工程防灾国家重点实验室，海同上２０９）００２
ｍｅｈｏ．Ｔｈｅｕｌｈｗｅｈａ，ｂｔｌｚｎｕｂｅｅｒｎｓｔｉｆｅｔｖｏｄｓｒｂｔｈｒｎｖｒｅｅｓｃｆｒｅｔｄｓｅｒｓｔｓｏｄｔｔｙｕｉｉｉｇｒｂｒｂａｉｇ，ｉｓｅｆｃｉｅｔｉｔｉｕｅｔｅｔａｓｅｓ．ｓｉｍｉｏｃｓｕｉｏｍｌｏｔｅｓ；ｂｔｉｈａｉｎｆｒｙｔｈｅｐｉｒｕｎｔｅｍｅｎｔｍｅ，ｔｅｐｓｉｌｙｏｈｐｕｉｇｂｔｅｉｄｒｎｅａｎｒｏｓｉｔｈｏｓｂｉｔｆｔｅｏｎｄｎｅｗｅｎｇｒｅｓａｄｒｔｉｅｓｃｍｅｎｏｉｒａｉｙ；ｉｓｆｕｄｈｔｏｎｉｇｆｅｔｗｉｎｏｏｌａｌｙｈｄｎｍｉｒｓｏｅｆａｒｄｅ，ｂｔａｓｋｈｅｌｔｔｉｏｎｔａｐｕｄｎｅｆｃｓｌｌｔｎｙｍｐｉｔｅｙａｃｅｐｎｓｏｂｇｆｉｕｌｏｍａｅｔｅ
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：Ｕ４．＋４２５５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
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Ｋｅｒｓ：ｐｕｄｉｆｅｔｙｗｏｄｏｎｎｇｅｆｃｓ；ｄｓｒｂｉｎｏｅｓｃｆｒｅ；ｃｍｐａａｉｅｓｕｄｉｔｕｔｆｓｉｍｉｏｃｉｏｏｒｔｖｔｙ；ｐａａｔｉｎａｙｉｒｍｅｒｃａｌｓｓ
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