桥梁防落梁系统研究现状述评-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

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江苏建筑2011年第5期(总第143期)
桥梁防落梁系统硏究堄状述评
赵飞
(南京工业大学土木工程学院,江苏南京210009)
摘要」防落梁系统主要由梁捌置长度、限位装置和连梁装置3部分组成,其目的是防止上率結构在地震中发生落梁失
效。文章概述了国内外防落梁系统的研究现状,并对防落梁系统的研究提出了建议
关键词]桥梁;防落梁系统;研究现状
「中图分类号JU447[文献标识码]A{文章编号]1005-6270(2011)05-0060-04
Review on Research of Collapse-proof System for Bridge
ZHAO Peng-fei
(College of Civil Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing Jiangsu 210009 China)
Abstract: Collapse-proof system consists mainly of seat length, restrainer and unseating prevention device,
and the purpose is to prevent the superstructure from falling off in earthquake. The research stadus of col-
lapse-proof system at home and abroad are summarized, and some suggestions on the development of collapse
proof system are proposed
Key words: bridge; collapse-proof system; research status
防落梨系统的组成
常见构造如图2所示。限位装置和支座共同抵抗地震作用
桥梁的防落梁系统的主要作用是限制墩梁的纵向、在支座处产生的地震力,是支座抗震能力的有力补充。对于
横向或桥梁伸缩缝处相邻梁体间的相对位移,从而阻止上采用减震设计的桥梁,般仅在非减震方向设置限位装置,
部结构在地震作用下发生落梁和碰撞。根据国内外对防落减震方向不设限位装置
梁系统的认识,一般可以把防落梁系统分为3个部分:梁搁
置长度、限位装置和连梁装置。
梁搁置长度的定义是:假定不用限位装置时,防止上部
结构在超过预期强度的地震作用下从下部结构顶部脱落而
需要的梁端到下部结构支撑边缘的距离,它是防落梁系统
的第1道保护,也是最棊础的保护措施,其常见构造如图1
2限位装
所示。简支梁桥梁端到墩(台)帽或盖梁边缘的最小距离应
在超过预期强度的地緹发生时,支座功能丧失以后,连
不小于a,斜桥、曲线桥及高墩桥中常采用增大a值的方法梁装置用于防止桥梁上、下部结构产生过大的相对变位,是
来防止上、下部结构之间过大的相对位移造成落梁。
防落梁系统最后1道保护揹施。其常见构造如图3所示。在
预期强度地震作用下,连梁装置不起作用,上部结构可以自
由地伸缩和振动,超过预期强度大巖到来时,连梁装置开始
图3连梁装
图1梁搁长度
[收搞日期p01106-27
限位装置用于限制在预期强度地震作用下伸缩缝或支
「作者简介J赵飞,男(193-,南京工业大学土木工程学院,士
座处产生过大的变位,是防落粱系统的第2道保护措施,其
研究生,主要研究方向为桥梁抗震。
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江苏建筑2011年第5期(总第143期)
起作用,限制相邻梁的相对运动,并最终在梁脱离支座的情限位器设计方法虽在大多数情况下有效,但它们在许多情
况下防止落梁。
况下比较保守,并且忽略了许多重要参数。 R Desroches等?
国外研究现状
(2003年)对缆索限位装置的力ー位移行为进行了研究,表
国外在防落梁措施研究方面开展了较多的理论与试验明:缆索与梁、墩的连接处最容易破坏,且破坏力远小于缆
研究,特别是美国和日本,他们在调查研究了几次大地震桥索强度。 R Desroches(2002年)通过全比例试验研究了形
梁落梁破坏的情况后,对其破坏机理展开了大量的试验研状记忆合金(SMA)限位器的效果,表明:SMA限位器能有
究和参数分析,取得了一系列成果,提出了多种设计方法。效限制桥墩和桥台处的相对位移,并且对近场地面运动很
2.1梁搭接长度
有效。 B Andrawes等(2005年)对形状记忆合金限位装置
Priestley等們(1996年)推荐用相邻跨单独计算出的峰进行了参数分析,表明SMA提供的变形复位功能可有效地
值纵向位移之差的绝对值作为最小搭接长度。He
限制伸编缝处相邻梁体的相对位移,而耗能的大小对相邻
(1998年)对纵向地震作用下相邻跨间需求的搭接长度进梁体的相对位移影响很小。
行了参数研究,研究表明:当桥梁基频与地巖波的卓越频率
国外对限位装置的设计方法进行了大量的研究,已发
致时,需要的搭接长度最大;当各支撑处地震波相关性较展了多种限位装置设计方法: AASHTO方法、 Caltrans方
小,地震波相位变化与结构基本振型越不同时,需求的搭接法I、 Priestley方法、Yang方法、 Trochalakis方法、
长度越大;当两相邻跨的基频显著不同时,振动特性的差别 Desroches方法、 Modcaltrans方法個和 Saiidi方法等。
是引起相对位移的主要原因,而相邻跨基频相互接近时,地 AASHTO方法主要是针对新桥的设计,没有考虑刚度、相邻
面运动的空间变化成为引起相对位移的主要原因。
联振周期等因素,同时没有提供限位器所需最小刚度和相
2.2限位装置
邻联最大相对位移的估计。 Caltrans方法比 AASHTO方法
Y S Yang等间(1994年)使用简化的两自由度模型模拟复杂许多,其假定支座完全失效,整个结构只有限位器的刚
桥梁中的2个框架,通过树度比(KMK2)、质量比(m/m2)、限度,采用了等效单自由度进行弹性设计,用两相邻框架位移
位器的刚度(K,)、地震强度(峰值地面加速度)、伸缩缝间隙较小者控制设计。 Priestley方法基于动力分析,认为通过限
大小、摩擦力及框架的屈服强度等参数研究了桥梁特性和位器连接在一起的相邻2框架的最大反应是同向的,框架
分析方法对伸缩缝处相邻梁体位移反应的影响。表明
之间传递的最大拉力应等于相邻2联框架纵向抗剪强度之
Caltrans推荐的等效静力设计方法预测的伸缩缝相对位移差,该方法忽略了上部结构的惯性力,没有考虑相邻框架的
不够准确,对于刚度比大的相邻框架, Caltrans法低估了伸异向运动。Yang方法认为伸缩缝处的相对位移应该根据2
缩缝处的相对位移;对于刚度比接近1的相邻框架,由于没个框架单独分析得到的峰值位移中的较大者来估计,所需
有考虑2个框架的同向运动, Caltrans法显得太保守。M.的限位器刚度应该大于或等于较柔框架的刚度。该方法不
Saiidi等(1996年)研究了限位器的截面积和伸缩缝间隙能反映具有相似动力特征的框架同相振动的地震反应,计
的变化对桥梁地震反应的影响,研究表明:限位器所需的刚算得到的限位器刚度也是不恰当的。 Trochalakis方法是基
度对伸缩缝处相邻梁体相对位移的变化很敏感,伸缩缝处于参数研究得到的,考虑了2框架周期比的影