地震作用下由落梁引起的曲线梁桥连续倒塌过程分析

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1、第4l卷，第1期公路工程V0I．41．NO．12016年2月HighwayEngineeringFeb．，2016地震作用下由落梁引起的曲线梁桥连续倒塌过程分析林心洁，罗韧，孙鹏(南京工业大学交通学院，江苏南京210009)[摘要]近年来，大量连续梁桥在强烈地震中出现了构件破坏甚至发生了整体倒塌的现象，其中桥梁上部结构的落梁又是引起桥梁发生连续倒塌的一个关键因素。利用有限元软件ABAQUS，采用合理的材料和结构模型，对一座小半径曲线梁桥建立模型并对其从发生落梁到连续倒塌的整个过程进行细致地模拟和

2、分析。结果显示，落梁的碰撞和桥梁的倾斜使得桥墩接连破坏，最终导致桥梁连续倒塌，桥墩底部和系梁处易发生塑性破坏，需要对其进行针对性的加固或抗震设计。[关键词]连续倒塌；落梁；地震；有限元；曲线梁桥[中图分类号]TU352．1；U447[文献标识码]A[文章编号]1674—0610(2016)01—0038—08TheAnalysisoftheProcessofProgressiveCollapseofCurvedGirderBridgeundertheSeismicActionLINXinjie，

3、LUORen，SUNPeng(CollegeofTransportationScienceandEngineering，NanjingTechUniversity，Nanjing，Jiangsu210009，China)[Abstract]TheprogressivecollapseofbridgescausedbyfallingbeamsoftenOccursinearth—quake．WiththefiniteelementsoftwareABAQUS，acurvedcontinuousgi

4、rderbridgemodelwasbuiltbyU—singapplicableconstitutivemodelofmaterial，bearingandcollision．Thenitsprocedureoftheprogressivecollapseissimulated．Itiscausedbyunseatingandtheleanofbridge．Thedamageofthebottomandthetiebeamofpiersismoreserious，weshouldstrengt

5、henthemindesignorreinforcethem．[Keywords]progressivecollapse；ea~hquake；fallingbeam；finiteelement；curvedgirderbridge般原则，而对于小半径曲线梁桥则并未明确给出相0前言应的规定，桥梁抗震研究工作存在一定的局限性，缺桥梁的震害几乎伴随着每次地震的发生，近十乏系统研究。针对曲线桥梁连续倒塌问题的研年中我国地震频发，如2008年汶JII地震和2010年究，目前尚处于初始阶段，其破坏过程和机理

6、研究不玉树地震中，公路、桥梁、隧道等交通设施大量破坏充分，试验也较少。本文采用数值模拟的方法，利用和倒塌⋯。桥梁连续倒塌从局部破坏开始并发生ABAQUS软件，结合合理的材料本构和结构模型，对蔓延，最终导致桥梁大范围破坏和坍塌。通常认为，一座小半径曲线梁桥在地震中连续倒塌的过程进行由于局部构件失效或者梁段相对位移过大从支座脱了模拟。落导致的落梁是引起桥梁连续倒塌的最主要原1混凝土和钢筋的材料模型因。曲线梁桥属于非规则空间结构，在我国西南、西在软件ABAQUS中，有多种适用于不同情况的北地区的强震带

7、，小半径曲线梁桥被大量采用，目前钢筋和混凝土本构模型，保证了数值结果的准确国内外桥梁抗震规范仅给出其抗震设计应遵循的一性。本文中钢筋和混凝土采用下列本构模型。[收稿日期]2Ol4一l1～12[基金项目]国家自然科学基金(5J278245)；江苏省属高校自然科学研究重大项目(J0KJA560012)。[作者简介]林心洁(1989一)，女，福建武平人．硕士研究生。(Linxinjie1206@126．corn)第1期林心洁，等：地震作用下由落梁引起的曲线梁桥连续倒塌过程分析391．1混凝土本构模型决

8、定了R的位置。以下表达式(6)即可求得与R点混凝土本构采用的是考虑抗拉强度的塑性损伤所对应的应变，其对应的应力为E。s。d。的取值范本构。骨架线如图1所示，受拉段为受拉骨架线围如式(7)：为带有软化段的双线型，其表达式如式(1)、式(2)；f一de．Eb6一受压段为三段线，其表达式如式(3)～式(5)。其中可E。=／c0为混凝土初始弹性模量，so=ft／E。是厂f—f≤d<1(7)混凝土受拉开裂时的应变，=为受拉下降c“一Sc0R点确定后，受压骨架线以内的加卸载规则为：段刚度系数。①卸载点D与R