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碰撞对高铁简支桥梁横向地震响应影响的振动台试验研究

孟栋梁 杨孟刚 费凡

孟栋梁, 杨孟刚, 费凡. 碰撞对高铁简支桥梁横向地震响应影响的振动台试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(8): 161-170,181. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419
引用本文: 孟栋梁, 杨孟刚, 费凡. 碰撞对高铁简支桥梁横向地震响应影响的振动台试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(8): 161-170,181. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419
MENG Dong-liang, YANY Meng-gang, FEI Fan. SHAKE-TABLE TESTS ON THE INFLUENCE OF THE POUNDING ON TRANSVERSE SEISMIC RESPONSES OF HIGH-SPEED RAILWAY SIMPLY-SUPPORTED BRIDGES[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(8): 161-170,181. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419
Citation: MENG Dong-liang, YANY Meng-gang, FEI Fan. SHAKE-TABLE TESTS ON THE INFLUENCE OF THE POUNDING ON TRANSVERSE SEISMIC RESPONSES OF HIGH-SPEED RAILWAY SIMPLY-SUPPORTED BRIDGES[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(8): 161-170,181. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419

碰撞对高铁简支桥梁横向地震响应影响的振动台试验研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419
基金项目: 国家自然科学基金项目(51378504);中南大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(2018zzts191)
详细信息
    作者简介:

    孟栋梁(1991-),男,安徽人,博士生,主要从事桥梁抗震研究(E-mail:Mengdl@csu.edu.cn);费凡(1992-),女,浙江人,硕士,主要从事桥梁抗震研究(E-mail:1500903963@qq.com).

    通讯作者: 杨孟刚(1976-),男,江西人,教授,博士,主要从事桥梁抗震及结构非线性研究(E-mail:mgyang@csu.edu.cn).
  • 中图分类号: U442.55

SHAKE-TABLE TESTS ON THE INFLUENCE OF THE POUNDING ON TRANSVERSE SEISMIC RESPONSES OF HIGH-SPEED RAILWAY SIMPLY-SUPPORTED BRIDGES

  • 摘要: 地震所导致的碰撞是影响桥梁结构地震响应的一个重要因素。该文以32 m标准跨径高铁简支梁桥为研究对象,按1/6缩尺比设计及制作了单跨桥梁振动台试验模型,并针对以往点-面接触碰撞测力装置不能真实反映原型结构碰撞接触形式的不足,设计了一种新型面-面接触的碰撞测力装置。通过振动台试验研究了桥梁模型在地震激励下的横向碰撞效应,并通过快速傅里叶变换(FFT)从频域角度分析了碰撞对桥梁结构横向地震响应的影响。结果表明:新型测力装置能够较为准确地测得挡块与垫石之间的碰撞力时程;挡块与垫石间的碰撞限制了墩梁间的横向相对位移的发展,但会放大桥墩墩底弯矩响应和梁体加速度响应。在不考虑挡块时,桥梁结构的地震响应功率谱在低频区(结构基频附近)具有较高的幅值,即地震响应主要受结构基频控制;而在设置挡块后,碰撞改变了地震响应的频率分布,在高频区的功率谱幅值明显增大。
  • [1] 张磊鑫, 龙晓鸿, 樊剑, 等. 考虑碰撞的隔震桥梁易损性分析[J]. 工程力学, 2017, 34(增刊1):99-104. Zhang Leixin, Long Xiaohong, Fan Jian, et al. Seismic performance analysis of isolated continuous girder bridge considering pounding[J]. Engineering Mechanics, 2017, 34(Suppl 1):99-104. (in Chinese)
    [2] 贾宏宇, 杜修力, 李晰, 等. 地震作用下高墩铁路桥梁梁体碰撞间隙宽度需求机理分析[J]. 工程力学, 2017, 34(2):207-215. Jia Hongyu, Du Xiuli, Li Xi, et al. Demand mechanism analysis on pounding separation distance of high pier railway subjected to earthquake excitations[J]. Engineering Mechanics, 2017, 34(2):207-215. (in Chinese)
    [3] 沙奔, 王浩, 陶天友, 等. 考虑混凝土损伤的隔震连续梁桥碰撞响应分析[J]. 工程力学, 2018, 35(3):193-199. Sha Ben, Wang Hao, Tao Tianyou, et al. Analysis on pounding responses of isolated continuous girder bridge considering concrete damage[J]. Engineering Mechanics, 2018, 35(3):193-199. (in Chinese)
    [4] 李青宁, 尹俊红, 张瑞杰, 等. 桥梁碰撞振动台试验及参数敏感性分析[J]. 长安大学学报(自然科学版), 2016, 36(4):58-65. Li Qingning, Yin Junhong, Zhang Ruijie, et al. Shaking table test of bridge pounding and analysis on parameter sensitivity[J]. Journal of Chang'an University (Natural Science Edition), 2016, 36(4):58-65. (in Chinese)
    [5] 李忠献, 张勇, 岳福青. 地震作用下隔震简支梁桥碰撞反应的振动台试验[J]. 地震工程与工程振动, 2007, 27(2):152-157. Li Zhongxian, Zhang Yong, Yue Fuqing. Shaking table test on pounding responses of simply supported isolated bridges under earthquake excitation[J]. Journal of Earthquake Engineering & Engineering Vibration, 2007, 27(2):152-157. (in Chinese)
    [6] Guo A X, Li Z J, Li H, et al. Experimental and analytical study on pounding reduction of base-isolated highway bridges using MR dampers[J]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2009, 38(11):1307-1333.
    [7] Guo A X, Li Z J, Li H. Point-to-surface pounding of highway bridges with deck rotation subjected to bi-directional earthquake excitations[J]. Journal of Earthquake Engineering, 2011, 15(2):274-302.
    [8] Goel R K, Chopra A K. Role of shear keys in seismic behavior of bridges crossing fault-rupture zones[J]. Journal of Bridge Engineering, 2008, 13(4):398-408.
    [9] Bi K, Hao H. Modelling of shear keys in bridge structures under seismic loads[J]. Soil Dynamics & Earthquake Engineering, 2015, 74:56-68.
    [10] Maleki S. Seismic modeling of skewed bridges with elastomeric bearings and side retainers[J]. Journal of Bridge Engineering, 2005, 10(4):442-449.
    [11] Liu C, Gao R. Design method for steel restrainer bars on railway bridges subjected to spatially varying earthquakes[J]. Engineering Structures, 2018, 159:198-212.
    [12] 杨孟刚, 孟栋梁, 戴良缘. 考虑轨道约束的高铁简支梁桥横向地震碰撞效应[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2018, 49(4):916-924. Yang Menggang, Meng Dongliang, Dai Liangyuan. Transverse seismic pounding effect for simply-supported girder bridges of high-speed railway considering track constraint[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2018, 49(4):916-924. (in Chinese)
    [13] Bozorgzadeh A, Megally S, Restrepo J I, et al. Capacity evaluation of exterior sacrificial shear keys of bridge abutments[J]. Journal of Bridge Engineering, 2006, 11(5):555-565.
    [14] Han Q, Zhou Y L, Ou Y, et al. Seismic behavior of reinforced concrete sacrificial exterior shear keys of highway bridges[J]. Engineering Structures, 2017, 139:59-70
    [15] 项乃亮, 李建中. 不同挡块形式对中小跨径梁桥横向抗震性能的影响[J]. 工程力学, 2016, 33(3):188-195. Xiang Nailiang, Li Jianzhong. Effect of different types of retainers on transverse seismic performance of small and mid-span girder bridges[J]. Engineering Mechanics, 2016, 33(3):188-195. (in Chinese)
    [16] Li J Z, Xiang N, Tang H, et al. Shake-table tests and numerical simulation of an innovative isolation system for highway bridges[J]. Soil Dynamics & Earthquake Engineering, 2016, 86:55-70.
    [17] 叶爱君, 方家欣, 张少为, 等. 小箱梁桥横向减震体系及其耗能特性[J]. 中国公路学报,2017, 30(12):21-29. Ye Aijun, Fang Jiaxing, Zhang Shaowei, et al. Transverse seismic system of multi-box girder bridges and its energy dissipation characteristics[J]. China Journal of Highway & Transport, 2017, 30(12):21-29. (in Chinese)
    [18] Kun C, Jiang L, Chouw N. Influence of pounding and skew angle on seismic response of bridges[J]. Engineering Structures, 2017, 148:890-906.
    [19] Masroor A, Mosqueda G. Experimental simulation of base-isolated buildings pounding against moat wall and effects on superstructure response[J]. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 2012, 41(14):2093-2109.
    [20] 许祥, 刘伟庆, 徐秀丽. 结构地震碰撞分析的线性粘弹性碰撞模型[J]. 工程力学, 2013, 30(2):278-284. Xu Xiang, Liu Weiqing, Xu Xiuli. Linear viscoelastic model of earthquake induced structural pounding[J]. Engineering Mechanics, 2013, 30(2):278-284. (in Chinese)
    [21] 禚一, 李忠献, 王菲. 桥梁地震碰撞分析中不同接触单元模型的对比分析[J]. 工程力学,2014, 31(3):11-17. Zhuo Yi, Li Zhongxian, Wang Fei. Comparative analysis of different contact element models in seismic pounding analysis of bridges[J]. Engineering Mechanics, 2014, 31(3):11-17. (in Chinese)
  • [1] 徐丹, 杜春波, 王涛, MohantyPiyush.  可液化场地高桩桥梁振动台模型试验研究 . 工程力学, 2020, 37(S): 168-171. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.05.S031
    [2] 焦驰宇, 刘文勃, 桂晓珊, 龙佩恒, 吴宜峰.  近断层地震下小半径曲线桥碰撞响应的振动台试验研究 . 工程力学, 2020, 37(8): 189-201. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.01.0035
    [3] 邓明科, 董志芳, 杨铄, 王露, 周铁钢.  高延性混凝土加固震损砌体结构振动台试验研究 . 工程力学, 2019, 36(7): 116-125. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.03.0185
    [4] 甄伟, 盛平, 杨庆山, 田春雨.  嘉德艺术中心结构模型振动台试验与竖向地震作用分析 . 工程力学, 2018, 35(6): 200-208,230. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.11.0858
    [5] 李勇, 闫维明, 刘晶波, 解梦飞.  近断层高架连续梁桥地震易损性与振动台试验研究 . 工程力学, 2018, 35(4): 52-60,86. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2017.03.0236
    [6] 张菊辉, 管仲国, 陈杨, 王伟, 汪鹏飞.  可提离式桩基础规则连续梁桥的地震响应分析 . 工程力学, 2017, 34(6): 190-197. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.07.0526
    [7] 颜学渊, 祁皑, 毛会敏, 张超, 徐小勇.  近场地震作用下巨-子隔震结构振动台试验 . 工程力学, 2017, 34(11): 109-115,144. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2016.07.0509
    [8] 李立峰, 吴文朋, 胡思聪, 刘守苗.  考虑氯离子侵蚀的高墩桥梁时变地震易损性分析 . 工程力学, 2016, 33(1): 163-170. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2014.06.0530
    [9] 黄福云, 陈宝春, 李建中, 程浩德.  钢管混凝土单圆管拱结构罕遇地震作用动台阵试验研究 . 工程力学, 2015, 32(7): 64-73. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.08.0801
    [10] 陈尚鸿, 祁皑, 王素裹, 林伟.  多维多点输入下大跨度连体高层结构地震反应振动台阵试验研究 . 工程力学, 2014, 31(6): 212-217. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2013.03.0134
    [11] 吴 波, 王明君, 赵新宇.  混凝土空间板柱结构震致落层倒塌的试验研究 . 工程力学, 2013, 30(1): 277-287. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.06.0411
    [12] 刘铁林 姜迎春 陈文博.  结构地震响应分析的波动方法 . 工程力学, 2012, 29(增刊Ⅱ): 43-56. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2012.06.ST03
    [13] 李永波, 张鸿儒, 郜新军.  考虑桩-土相互作用的多年冻土区多跨简支梁桥地震响应分析 . 工程力学, 2012, 29(11): 183-190. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2011.03.0185
    [14] 吴薪柳, 姜忻良.  结构-桩-土振动台试验桩土地震反应规律分析 . 工程力学, 2011, 28(增刊I): 201-204,.
    [15] 李立军, 牛琪瑛, 梁仁旺, 杨庆陶.  碎石排水桩抗地震液化的试验研究与理论分析 . 工程力学, 2010, 27(增刊Ⅱ): 226-230.
    [16] 李忠献, 岳福青, 周 莉.  地震时桥梁碰撞分析的等效Kelvin撞击模型 . 工程力学, 2008, 25(4): 0-133.
    [17] 王军文, 张运波, 李建中, 范立础.  地震动行波效应对连续梁桥纵向地震碰撞反应的影响 . 工程力学, 2007, 24(11): 0-105.
    [18] 王丽, 周锡元, 闫维明.  曲线梁桥地震响应的简化分析方法 . 工程力学, 2006, 23(6): 77-84.
    [19] 布占宇, 谢旭, 苟昌焕.  拉索局部振动对斜拉桥地震响应的影响研究 . 工程力学, 2006, 23(9): 157-166.
    [20] 徐建国, 陈淮, 王博.  渡槽结构考虑流固耦合的横向地震响应研究 . 工程力学, 2004, 21(6): 197-202.
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-27
  • 修回日期:  2018-10-16
  • 刊出日期:  2019-08-25

碰撞对高铁简支桥梁横向地震响应影响的振动台试验研究

doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419
    基金项目:  国家自然科学基金项目(51378504);中南大学中央高校基本科研业务费专项资金项目(2018zzts191)
    作者简介:

    孟栋梁(1991-),男,安徽人,博士生,主要从事桥梁抗震研究(E-mail:Mengdl@csu.edu.cn);费凡(1992-),女,浙江人,硕士,主要从事桥梁抗震研究(E-mail:1500903963@qq.com).

    通讯作者: 杨孟刚(1976-),男,江西人,教授,博士,主要从事桥梁抗震及结构非线性研究(E-mail:mgyang@csu.edu.cn).
  • 中图分类号: U442.55

摘要: 地震所导致的碰撞是影响桥梁结构地震响应的一个重要因素。该文以32 m标准跨径高铁简支梁桥为研究对象,按1/6缩尺比设计及制作了单跨桥梁振动台试验模型,并针对以往点-面接触碰撞测力装置不能真实反映原型结构碰撞接触形式的不足,设计了一种新型面-面接触的碰撞测力装置。通过振动台试验研究了桥梁模型在地震激励下的横向碰撞效应,并通过快速傅里叶变换(FFT)从频域角度分析了碰撞对桥梁结构横向地震响应的影响。结果表明:新型测力装置能够较为准确地测得挡块与垫石之间的碰撞力时程;挡块与垫石间的碰撞限制了墩梁间的横向相对位移的发展,但会放大桥墩墩底弯矩响应和梁体加速度响应。在不考虑挡块时,桥梁结构的地震响应功率谱在低频区(结构基频附近)具有较高的幅值,即地震响应主要受结构基频控制;而在设置挡块后,碰撞改变了地震响应的频率分布,在高频区的功率谱幅值明显增大。

English Abstract

孟栋梁, 杨孟刚, 费凡. 碰撞对高铁简支桥梁横向地震响应影响的振动台试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(8): 161-170,181. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419
引用本文: 孟栋梁, 杨孟刚, 费凡. 碰撞对高铁简支桥梁横向地震响应影响的振动台试验研究[J]. 工程力学, 2019, 36(8): 161-170,181. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419
MENG Dong-liang, YANY Meng-gang, FEI Fan. SHAKE-TABLE TESTS ON THE INFLUENCE OF THE POUNDING ON TRANSVERSE SEISMIC RESPONSES OF HIGH-SPEED RAILWAY SIMPLY-SUPPORTED BRIDGES[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(8): 161-170,181. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419
Citation: MENG Dong-liang, YANY Meng-gang, FEI Fan. SHAKE-TABLE TESTS ON THE INFLUENCE OF THE POUNDING ON TRANSVERSE SEISMIC RESPONSES OF HIGH-SPEED RAILWAY SIMPLY-SUPPORTED BRIDGES[J]. Engineering Mechanics, 2019, 36(8): 161-170,181. doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2018.07.0419
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