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摘要：落梁破坏是桥梁震害的主要形式。近二十多年来，桥梁在地震作用下的落梁破坏受到越来越多的关注。在桥梁伸缩缝处安装约束装置是一种有效的防落梁的方法。国内外针对桥梁防落梁系统进行了大量的研究。本文简单介绍了常见的约束装置，包括限位装置和连梁装置，同时，重点对两类装置进行了分析比较。
关键词：地震 防落梁 限位装置 连梁装置 连续梁桥
Abstract: the destruction is the bridge fell beam damage main form. Nearly 20 years, Bridges in under the action of earthquake damage fall beam by more and more attention. In the bridge retractile joints constraint devices installation is a kind of effective method of the fall beam. For bridge at home and abroad and fall beam system did a lot of research. This article simply introduces the common constraint devices, including spacing device and even the beam device, and at the same time, focusing on two devices are analyzed and compared.
Keywords: earthquake the fall beam spacing device even beams of continuous girder bridge for device
中图分类号： U448.21+5 文献标识码：A文章编号：
0序言
在地震作用下，由于桥梁相邻跨的周期不同以及地震波的行波效应，相邻桥跨产生非同向运动及碰撞，从而引起梁-梁或墩-梁产生较大的相对位移，当相对位移超过了支撑的长度时便引起上部结构的落梁破坏，这是桥梁震害的主要形式。
由于桥跨结构的落梁使交通线完全中断，给震后的救援工作带来极大不便，造成巨大的生命财产损失和经济损失，因此，防止桥梁结构在地震作用下的落梁破坏至关重要。近二十多年来，桥梁在地震作用下的落梁破坏受到越来越多的关注。在桥梁伸缩缝处安装约束装置是一种有效的防落梁的方法。
1纵向防落梁约束装置
约束伸缩缝梁体或梁墩之间相对位移的装置按照连接模式分，常用的有两类：一类是梁与下部结构间相互作用的限位装置，限位装置直接把主梁的惯性力传递到桥墩或桥台；另一类型是梁体直接连接的连梁装置，连梁装置是通过连接各个分离的梁段，使其在地震中各个梁段之间进行地震力的传递。
1.1 限位装置
限位装置按照受力特点可分为阻挡型和连接型。
①阻挡型限位装置
阻挡型限位装置常用的有：挡块式限位装置和锚固钢棒式，其常见的构造见图1。
图1.1 常用的挡块式限位装置
②连接型限位装置
连接型限位装置主要有：钢板连接式、预应力钢绞线连接式、缆索连接式、阻尼器连接式、STU（Shock Transmission Units）装置连接式。各种连接型限位装置如图2所示。
（a）预应力钢绞线连接式
(b)缆索连接式
图1.2 常用的连接型限位装置
1.2 连梁装置
常用的连梁装置有：连接板连梁装置、拉杆（或预应力钢棒）连梁装置、缆索连梁装置、耗能连接器连梁装置。各种连梁装置的构造如图3所示。
（a）连接板连梁装置（b）预应力钢棒连梁装置
图1.3 常用的连梁装置构造图
在上部结构防落梁系统中，既可以采用限位装置，也可以采用连梁装置。然而，需要注意的是，在地震作用下，限位装置改变了桥墩的受力特性，需检验桥墩的能力是否满足。
2 模型的建立
如上节所述，防落梁约束装置既有限位装置，又有连梁装置，对不同的桥梁结构两种装置的约束效果有很大的不同。本节即通过非线性时程分析比较两种约束装置对连续梁桥墩-梁相对位移的约束效果。
为使研究结果具有代表性及实用价值，本章选取了典型的连续梁桥结构，利用有限元分析程序Sap2000建立全桥的数值分析模型，模型考虑了碰撞、支座摩擦作用以及桥墩塑性等，然后选取地震波进行非线性直接积分时程分析，对计算结果进行比较。其中，结构阻尼采用Rayleigh阻尼；根据规范反应谱，利用SIMQKE程序生成7条地震波，以作为非线性时程分析的地震荷载。
本研究中，用Sap2000中的plastic-wen连接单元来模拟支座摩擦作用对结构动力响应的影响。连续梁桥伸缩缝处的局部数值模型，如图2.1所示。其中，Kg、Kr为模拟碰撞及限位器的线性弹簧，K为模拟支座摩擦的双线性弹簧。
图2.1 连续梁伸缩缝连接特性
3 连梁装置与限位装置的比较
左联固定墩3#墩取8个不同的墩高，使左联与过渡墩有8个不同的基本周期比；防落梁装置分四种情况，即无约束装置、连梁装置k=3000kN/m、连梁装置k=6000kN/m以及限位装置k=3000kN/m（左联与过渡墩之间及右联与过渡墩之间均安装k=3000kN/m的限位器）。连梁装置安装在左联主梁与右联主梁之间。
将上述32个不同非线性时程分析工况下的墩-梁最大相对位移进行分析，制成如图3.12及3.13所示的曲线图。其中，两组图图(a)中T1/T0为左联与过渡墩基本周期比，图(b)中T1/T2为左右联基本周期比。
(a)
(b)
图3.1 左联主梁及过渡墩间最大相对位移
(a)
(b)
图3.2 右联主梁与过渡墩间最大相对位移
4 结论及结语
综上所述，本文说明了桥梁防落梁系统设计的重要性，总结了常见的防落梁约束装置，对两种约束装置通过计算进行了比较，得出以下结论：
（1）在相邻左右两联基本周期相差较大时，连续梁桥中连梁装置对墩-梁相对位移有一定的约束作用；然而，当左右两联基本周期相差不大时，约束作用变的不明显。特别是左右联动力特性一样的情况下，由于二者在地震下产生一致振动，连梁装置完全失去作用；
（2）连梁装置由k=3000kN/m增大到k=6000kN/m，对墩-梁相对位移的约束作用增加的不是很明显；
（3）连梁装置的刚度无论是3000kN/m，还是6000kN/m，对墩-梁相对位移的约束作用均远远小于k=3000kN/m的限位装置。
限位装置和连梁装置，两种形式所适用的不同的桥梁结构须进一步研究。同时，国内防落梁系统的研究有待进一步的工作。并在研究的基础上，进一步完善规范中有关防落梁系统的设计思想和方法，以满足工程设计的需要。
参考文献
[1] 王军文,李建中,范立础;桥梁结构地震碰撞效应及防落梁措施研究现状[J].公路交通科技,2007,24(5):71-75
[2] 朱文正,刘健新;公路桥梁防落梁系统研究现状述评[J].广州大学学报,2005,4(4):347-356
[3] 魏洪昌;国外防止PC桥落梁的构造及措施[J].公路交通科技,1997,14(4):58-61
注：文章内所有公式及圖表请用PDF形式查看。
关键词：地震 防落梁 限位装置 连梁装置 连续梁桥
Abstract: the destruction is the bridge fell beam damage main form. Nearly 20 years, Bridges in under the action of earthquake damage fall beam by more and more attention. In the bridge retractile joints constraint devices installation is a kind of effective method of the fall beam. For bridge at home and abroad and fall beam system did a lot of research. This article simply introduces the common constraint devices, including spacing device and even the beam device, and at the same time, focusing on two devices are analyzed and compared.
Keywords: earthquake the fall beam spacing device even beams of continuous girder bridge for device
中图分类号： U448.21+5 文献标识码：A文章编号：
0序言
在地震作用下，由于桥梁相邻跨的周期不同以及地震波的行波效应，相邻桥跨产生非同向运动及碰撞，从而引起梁-梁或墩-梁产生较大的相对位移，当相对位移超过了支撑的长度时便引起上部结构的落梁破坏，这是桥梁震害的主要形式。
由于桥跨结构的落梁使交通线完全中断，给震后的救援工作带来极大不便，造成巨大的生命财产损失和经济损失，因此，防止桥梁结构在地震作用下的落梁破坏至关重要。近二十多年来，桥梁在地震作用下的落梁破坏受到越来越多的关注。在桥梁伸缩缝处安装约束装置是一种有效的防落梁的方法。
1纵向防落梁约束装置
约束伸缩缝梁体或梁墩之间相对位移的装置按照连接模式分，常用的有两类：一类是梁与下部结构间相互作用的限位装置，限位装置直接把主梁的惯性力传递到桥墩或桥台；另一类型是梁体直接连接的连梁装置，连梁装置是通过连接各个分离的梁段，使其在地震中各个梁段之间进行地震力的传递。
1.1 限位装置
限位装置按照受力特点可分为阻挡型和连接型。
①阻挡型限位装置
阻挡型限位装置常用的有：挡块式限位装置和锚固钢棒式，其常见的构造见图1。
图1.1 常用的挡块式限位装置
②连接型限位装置
连接型限位装置主要有：钢板连接式、预应力钢绞线连接式、缆索连接式、阻尼器连接式、STU（Shock Transmission Units）装置连接式。各种连接型限位装置如图2所示。
（a）预应力钢绞线连接式
(b)缆索连接式
图1.2 常用的连接型限位装置
1.2 连梁装置
常用的连梁装置有：连接板连梁装置、拉杆（或预应力钢棒）连梁装置、缆索连梁装置、耗能连接器连梁装置。各种连梁装置的构造如图3所示。
（a）连接板连梁装置（b）预应力钢棒连梁装置
图1.3 常用的连梁装置构造图
在上部结构防落梁系统中，既可以采用限位装置，也可以采用连梁装置。然而，需要注意的是，在地震作用下，限位装置改变了桥墩的受力特性，需检验桥墩的能力是否满足。
2 模型的建立
如上节所述，防落梁约束装置既有限位装置，又有连梁装置，对不同的桥梁结构两种装置的约束效果有很大的不同。本节即通过非线性时程分析比较两种约束装置对连续梁桥墩-梁相对位移的约束效果。
为使研究结果具有代表性及实用价值，本章选取了典型的连续梁桥结构，利用有限元分析程序Sap2000建立全桥的数值分析模型，模型考虑了碰撞、支座摩擦作用以及桥墩塑性等，然后选取地震波进行非线性直接积分时程分析，对计算结果进行比较。其中，结构阻尼采用Rayleigh阻尼；根据规范反应谱，利用SIMQKE程序生成7条地震波，以作为非线性时程分析的地震荷载。
本研究中，用Sap2000中的plastic-wen连接单元来模拟支座摩擦作用对结构动力响应的影响。连续梁桥伸缩缝处的局部数值模型，如图2.1所示。其中，Kg、Kr为模拟碰撞及限位器的线性弹簧，K为模拟支座摩擦的双线性弹簧。
图2.1 连续梁伸缩缝连接特性
3 连梁装置与限位装置的比较
左联固定墩3#墩取8个不同的墩高，使左联与过渡墩有8个不同的基本周期比；防落梁装置分四种情况，即无约束装置、连梁装置k=3000kN/m、连梁装置k=6000kN/m以及限位装置k=3000kN/m（左联与过渡墩之间及右联与过渡墩之间均安装k=3000kN/m的限位器）。连梁装置安装在左联主梁与右联主梁之间。
将上述32个不同非线性时程分析工况下的墩-梁最大相对位移进行分析，制成如图3.12及3.13所示的曲线图。其中，两组图图(a)中T1/T0为左联与过渡墩基本周期比，图(b)中T1/T2为左右联基本周期比。
(a)
(b)
图3.1 左联主梁及过渡墩间最大相对位移
(a)
(b)
图3.2 右联主梁与过渡墩间最大相对位移
4 结论及结语
综上所述，本文说明了桥梁防落梁系统设计的重要性，总结了常见的防落梁约束装置，对两种约束装置通过计算进行了比较，得出以下结论：
（1）在相邻左右两联基本周期相差较大时，连续梁桥中连梁装置对墩-梁相对位移有一定的约束作用；然而，当左右两联基本周期相差不大时，约束作用变的不明显。特别是左右联动力特性一样的情况下，由于二者在地震下产生一致振动，连梁装置完全失去作用；
（2）连梁装置由k=3000kN/m增大到k=6000kN/m，对墩-梁相对位移的约束作用增加的不是很明显；
（3）连梁装置的刚度无论是3000kN/m，还是6000kN/m，对墩-梁相对位移的约束作用均远远小于k=3000kN/m的限位装置。
限位装置和连梁装置，两种形式所适用的不同的桥梁结构须进一步研究。同时，国内防落梁系统的研究有待进一步的工作。并在研究的基础上，进一步完善规范中有关防落梁系统的设计思想和方法，以满足工程设计的需要。
参考文献
[1] 王军文,李建中,范立础;桥梁结构地震碰撞效应及防落梁措施研究现状[J].公路交通科技,2007,24(5):71-75
[2] 朱文正,刘健新;公路桥梁防落梁系统研究现状述评[J].广州大学学报,2005,4(4):347-356
[3] 魏洪昌;国外防止PC桥落梁的构造及措施[J].公路交通科技,1997,14(4):58-61
注：文章内所有公式及圖表请用PDF形式查看。