墩顶撞击作用下高铁桥墩动力行为研究.pdfVIP

墩顶撞击作用下高铁桥墩动力行为研究

１，２１，２１，２１，２

孟栋梁胡仁康杨孟刚何旭辉

１.中南大学，湖南长沙４１００７５摘要：以往关于桥墩在侧向撞击下的力学行为研究主要关注车辆或驳船的撞击作用，即撞击位置

２.高速铁路建造技术国家工在桥墩中部或墩底。然而，在实际工程中桥墩也可能在墩顶处遭受撞击，例如地震中发生于抗震

程研究中心，湖南长沙挡块处的撞击。文章以高铁桥墩为研究对象，通过试验和数值模拟的方法探究缩尺桥墩在墩顶撞

４１００７５击作用下的动力响应。试验结果表明，一个典型的撞击过程包括３个阶段：碰撞阶段Ⅰ、碰撞分

离阶段和碰撞阶段Ⅱ。在碰撞阶段Ⅰ，撞击荷载主要由构件中的惯性力来平衡；在碰撞阶段Ⅱ，

撞击荷载由惯性力和恢复力共同平衡。因此，在发生同等墩顶位移的条件下，构件所承受的撞击

荷载会远大于静力荷载，且该现象对于碰撞阶段Ⅰ尤为显著。数值模拟结果表明，由于惯性效应

导致的振动，构件在撞击作用下与在静力作用下的内力发展显著不同。在拟静力作用下，沿桥墩

的弯矩呈三角形分布；而在撞击作用下，桥墩截面弯矩发生显著振荡。

关键词：震致撞击；高铁桥墩；墩顶撞击试验；数值模拟；动力响应；内力发展

中图分类号：Ｕ２３８文献标识码：Ａ文章编号：１０００⁃１３１Ｘ（２０２４）１２⁃００５４⁃１４

ＤＯＩ︰１０.１５９５１／ｊ.ｔｍｇｃｘｂ

Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｄｙｎａｍｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅ

ｐｉｅｒｓｕｎｄｅｒｉｍｐａｃｔａｔｐｉｅｒｔｏｐ

１，２１，２１，２１，２

ＭｅｎgＤｏｎgｌｉａｎgＨｕＲｅｎkａｎgYａｎgＭｅｎggａｎgＨｅＸｕｈｕｉ

１.ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｅｖｉｏｕｓｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｂｒｉｄｇｅｐｉｅｒｓｕｎｄｅｒｌａｔｅｒａｌｉｍｐａｃｔｓ

Ｃｈａｎgｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａｍａｉｎｌｙｆｏｃｕｓｅｄｏｎｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｖｅｈｉｃｌｅｓｏｒｖｅｓｓｅｌｓｗｉｔｈｉｍｐａｃｔｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｔｔｈｅｍｉｄｄｌｅｏｒ

２.ＮａｔｉｏｎａｌＥｎgｉｎｅｅｒｉｎgＲｅｓｅａｒcｈ

ｂｏｔｔｏｍｏｆｐｉｅｒｓ.Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｎａｃｔｕａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｂｒｉｄｇｅｐｉｅｒｓｍａｙａｌｓｏｂｅｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏ

ＣｅｎｔｅｒｏｆＨｉgｈ⁃ｓｐｅｅｄＲａｉｌｗａｙ

ＣｏｎｓｔｒｕcｔｉｏｎＴｅcｈｎｏｌｏgｙ，ｉｍｐａｃｔａｔｔｈｅｐｉｅｒｔｏｐ，ｓｕｃｈａｓｓｅｉｓｍｉｃ⁃ｉｎｄｕｃｅｄｉｍｐａｃｔｓｏｃｃｕｒｒｉｎｇａｔｓｈｅａｒｋｅｙｓ.Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙ

Ｃｈａｎgｓｈａ４１００７５，Ｃｈｉｎａｔａｋｅｓｔｈｅｈｉｇｈ⁃ｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙｂｒｉｄｇｅｐｉｅｒｓａｓｔｈｅｒｅｓｅ