The 8th International Conference on Engineering Innovation and Seismic Mitigation of Bridges （ICEISMB 2025） (ICEISMB 2025)

地震致碰撞已经被认为是影响结构地震行为的关键因素之一。碰撞可能会导致构件的局部损伤。此外，碰撞所产生的冲击荷载 也会影响整体结构的地震响应。本研究首先通过对缩尺桥墩（1/20）的多次连续冲击测试，研究了高铁桥墩在震致墩顶水平冲击荷载作用下的力学行为，测试参数包括冲击速度和质量、锤头材质、桥墩高度和冲击方向等。结果表明，一个典型的碰撞过程包括三个阶段，即碰撞阶段I、碰撞分离阶段和碰撞阶段II。其中，阶段I具有较短的持时但会产生较大的碰撞力；阶段II持时较长但碰撞力较小。在阶段I，冲击荷载主要由构件中的惯性力来平衡；在阶段II，由惯性力和恢复力来共同平衡。墩顶位移峰值主要受碰撞冲量影响；而加速度峰值主要取决于碰撞力峰值。其次，考虑材料的应变率效应，基于ANSYS/LS-DYNA建立了高铁桥墩受震致墩顶水平冲击有限元模型，研究了在冲击荷载作用下桥墩中的内力传递。结果表明，由于惯性效应导致的结构振动，在冲击荷载作用下的构件内力响应与在拟静力作用下显著不同，桥墩截面弯矩发生振荡，同时在墩顶截面处出现了较大的反向弯矩。最后，提出了受震致墩顶水平冲击作用的高铁桥墩响应的简化计算方法，该方法将桥墩简化为单自由度体系，将冲击荷载按照碰撞冲量和持时不变的原则等效为矩形脉冲荷载，通过冲击谱即可获得桥墩最大响应。相较于试验和数值模拟结果，该方法计算的墩顶位移峰值和墩底弯矩峰值误差在15%以内，具有较好的精度。