国内外破坏性地震的震害反复表明,在地震中桥梁表现出非常大的脆弱性[1-4],极易破坏或失效,而倒塌失效又是其中一个重要的极限状态。深入分析桥梁在地震作用下的损伤破坏过程,揭示其倒塌失效机制对于提高结构的抗倒塌性能,减少由此所致的人员伤亡和财产损失具有重要的现实意义和工程实用价值。

目前,国内外进行结构地震倒塌研究主要采用离散体单元法、无网格法和有限元法[5]。而桥梁连续倒塌问题的研究主要集中在倒塌模式、预防措施和数值模拟三方面[6]。国内外学者对桥梁倒塌问题开展了一系列研究,Miyachi 等[7]详细模拟了连续钢桁架桥梁在活载作用下倒塌的过程,对两种不同跨度比的钢桁架桥梁进行了对比研究。周艳等[8]通过模拟美国CyPress高架桥的倒塌过程,验证了倒塌分析模型,并讨论研究了桥梁倒塌的原因。Bhattacharya等[2]利用定量反演计算对Showa桥的倒塌机制进行了研究。孙利民等[9]以某跨越山谷大桥为例,采用LS-DYNA进行了倒塌仿真,研究了塑性铰的形成与发展状况及破坏模式。卢啸等[10]建立了某石拱桥的精细化有限元模型,模拟了桥梁倒塌过程。

本文以混凝土梁桥为研究对象,采用ABAQUS有限元软件分别建立混凝土连续梁桥、简支-连续梁桥和简支梁桥的多尺度模型,分别对3种混凝土梁桥的非线性地震响应及倒塌破坏过程进行数值模拟。从结构体系转化、桥墩受力及梁-墩碰撞作用等方面比较揭示3种类型桥梁的地震损伤演化规律及连续倒塌机制。

1 桥梁多尺度有限元模型

1.1 桥梁结构参数

本文选取了3种类型的四跨混凝土梁桥作为研究对象,分别为连续梁桥、简支-连续梁桥(两联布置的连续梁桥,中间简支)和简支梁桥,编号分别为Ⅰ～Ⅲ,如图1所示。上部结构主梁采用箱梁,下部结构桥墩采用双柱式圆墩,桥墩中部设有系梁,具体结构参数如表1所示。

  

图1 3种混凝土梁桥示意图Fig.1 Configuration of three types of girder bridges

 

表1 桥梁结构参数Table 1 Structural parameters of bridge

  

桥梁构件长度(高度)/m宽度(半径)/m弹性模量/MPa主梁15 006 0031027桥墩18 000 7041027

1.2 有限元模型

为了准确地模拟混凝土梁桥的地震反应和损伤并减少计算量,采用ABAQUS有限元软件建立三类桥梁的多尺度有限元模型,如图2所示。其中,主梁编号为B1～B4,桥墩编号为0～4。支座布置如表2所示。易发生塑性损伤的部位如主梁、系梁、桥墩的墩顶部位、受剪和受弯严重的桥墩墩底部位采用实体单元建模;而不易发生非线性变形的桥墩部位和墩顶系梁采用梁单元和壳单元建模。

好大一阵没动静。恍惚中我听到窸窸窣窣的声响，接着灯光里一个巨大的人影向我移过来。人影慢慢缩短，再缩短，当它停住不动时，我知道马兰就站在眼前了。马兰手上端着一碗冲好的鸡蛋花，一言不发地望着我。鸡蛋花还袅袅地冒着热气，混合着浓浓的香油味四散飘飞。马兰的眼里没有刀子，也没有鞭子，里面还是那一汪水，安安稳稳的一汪水，平静得看不到一丝波纹。

  

图2 桥梁有限元模型Fig.2 Finite element model of bridge

在结构多尺度模拟计算中,不同尺度模型之间的界面连接处理是一个关键问题,必须满足不同单元模型之间荷载传递的合理性以及变形的协调性。不同尺度模型的界面连接处理主要有两种方法:变形协调法和力的平衡法。根据文献[11]中数值模拟研究成果,本文有限元模型梁单元节点与实体单元面的界面连接处根据平截面假定和内力平衡条件进行自由度协调处理。桥梁连续倒塌过程中,会出现构件离散的现象,本文采用离散单元法[12]处理这种不连续场的问题。考虑结构的大变形,采用随动坐标列式[13]的方法处理结构的大位移与大转动。

1.1 资料来源 选择2015-2016年于江西省赣州市人民医院进行产前检查与分娩的孕产妇600例为研究对象，年龄21～38岁，平均年龄(28.36±2.83)岁；孕周37～42周，平均孕周(40.08±1.13)周。纳入标准：①年龄≥20岁；②初产妇、单胎；③婚姻关系正常；④依从性较佳，可有效完成随访调查；⑤自愿接受调查，签署知情同意书，本研究经医院伦理委员会批准。排除标准：①智力障碍、患有精神疾病，认知功能不全；②有糖尿病史，心、肝、肾等疾病史；③高危妊娠；④合并妊娠期高血压疾病；⑤终止妊娠者。

除此之外，对于零工经济的法律监管也较为混乱。现有法律并没有明确规定企业平台所需承担的责任和义务，也没有对于劳动服务供给者的资质提出明确要求。由于监管政策不够明确，导致相关行业乱象重生，甚至出现了严重的刑事案件，例如郑州空姐遇害事件、温州乐清女大学生遇害事件。

  

图3 材料本构模型[14]Fig.3 Material constitutive model[14]

 

表2 支座布置Table 2 Bearing arrangement

  

桥梁编号0号墩1号墩2号墩3号墩4号墩Ⅰ滑动滑动固定滑动滑动Ⅱ滑动滑动固定滑动滑动Ⅲ滑动固定固定固定滑动

混凝土采用McKenna[14]提出的塑性损伤本构模型,其受拉本构关系骨架线为两段线,受压本构关系骨架线为三段线,如图3(a)所示,图中E0为初始弹性模量,fc和fu分别为混凝土轴心抗压强度和极限压应变对应的强度,εu为混凝土屈服应变,dc为损伤参数;r为受拉软化模量，虚拟点R控制卸载与再加载刚度的退化，其位置由损伤参数dcu来确定，所对应的应变为εR；εre为残余应变点对应的应变值，为达到混凝土轴心抗压强度对应的应变值。钢筋采用循环荷载下多折线本构模型[15],考虑了累积损伤引起的钢筋构件受弯承载力退化,如图3(b)所示,图中σ和ε分别为应力和应变。

梁-梁碰撞模型采用Kelvin碰撞接触模型,结合ABAQUS自带的自动搜索接触算法进行模拟。桥梁结构间的碰撞介于刚体碰撞与直杆共轴碰撞之间[17],碰撞单元刚度为0.31～0.56倍较短主梁的轴向刚度,本文取0.5倍较短主梁的轴向刚度,墩-梁碰撞刚度取桥墩刚度的10倍。不考虑土-结构相互作用,桥墩墩底按固结处理。在各桥墩底部沿x(桥梁纵向)、y(桥梁横向)、z(竖向)3个方向施加EL-Centro地震波,峰值加速度为0.4g。

KV=EeAre/∑te

(1)

式中：Ee为考虑三轴压缩影响的等价弹性模量，Are为考虑剪切变形的有效压缩面积，∑te为橡胶层的总厚度。

板式橡胶支座的剪切刚度KH根据橡胶材料参数直接计算,可以表示为

KH=GdAr/∑te

(2)

式中：Gd为板式橡胶支座的动剪切模量,一般取1 200 kN/m2;Ar为橡胶支座的剪切面积,根据钢板的面积计算得到。

滑动支座(滑板式橡胶支座)理想化为库仑摩擦力模型,采用双线性连接单元模拟[16],摩擦力可以表示为

Ff=μN

(3)

式中：μ为摩擦因数,取0.02;N为支座竖向压力。

固定支座(板式橡胶支座)采用弹性连接单元模拟,压缩变形刚度KV采用等效弹性模量计算,可以表示为

简支-连续梁桥的地震倒塌失效过程及其所导致的结构体系转换如图6所示,倒塌过程中的位移响应如图7所示。

2 地震倒塌过程模拟分析

2.1 连续梁桥倒塌过程

连续梁桥的地震倒塌过程及其所导致的结构体系转换如图4所示,倒塌过程中的位移响应如图5所示。

  

图4 连续梁桥连续倒塌过程Fig.4 Progressive collapse process of continuous girder bridge

  

图5 连续梁桥位移响应Fig.5 Displacement responses of continuous girder bridge

  

图6 简支-连续梁桥连续倒塌过程Fig.6 Progressive collapse process of simply support-continuous girder bridge

连续梁桥的地震连续倒塌过程持续大约6.5 s,其结构体系转换过程具体如下:

1.4 统计学分析 采用EpiData 3.0 版本进行数据的录入，使用双人双遍录入方法。采用SPSS 20.0统计软件进行统计学分析，计量资料采用表示，组间比较采用t检验。血清中sFlt-1/PLGF比值对子痫前期的诊断价值用ROC曲线分析，以α=0.05为检验水准，以P<0.05为差异有统计学意义。

B4梁右端与4号墩墩顶纵向相对位移过大,从支座滑落后,由连续梁转变为悬臂梁,如图4(a)与图5(a)所示。B4梁左端产生过大塑性变形导致落梁并撞击3号墩,如图4(b)所示。3号墩底部发生过大塑性变形,随后发生倒塌并撞击2号墩,整个桥梁结构向x正向倾斜,使得B1梁发生与B4梁类似的情况,开始落梁,如图4(c)与图5(b)所示。1号墩桥墩随后失稳倒塌并撞击2号桥墩,2号桥墩由于荷载突增,且受到3号桥墩和1号桥墩的撞击而倒塌,最后整个桥梁完全倒塌,如图4(d)所示。

2.2 简支-连续梁桥倒塌过程

本文以多中心协同治理理论视角为基础，提出关于“双11”电子商务治理的合作框架，并运用该框架解释各主体间合作过程，推动电子商务供给侧结构性改革，从而实现融合发展、互利共赢的合作关系。

  

图7 简支-连续梁桥位移响应Fig.7 Displacement of simply support-continuous girder bridge

简支-连续梁桥的地震连续倒塌过程持续大约7.1 s,其结构体系具体转换过程如下:

B4梁右端与4号墩墩顶纵向位移过大,从支座滑落后开始落梁,如图6(a)与图7(a)所示。B4梁落梁使得桥梁右联连续跨整体向x正向倾斜,如图6(b)所示。B4梁与B3梁落梁使得3号墩墩底塑性变形过大并发生倒塌。桥梁左联连续跨整体受到影响较小,如图6(c)与图7(b)所示。最终桥梁右联连续跨完全倒塌,如图6(d)所示。

  

图9 简支梁桥位移响应Fig.9 Displacement of simply support girder bridge

  

图8 简支梁桥连续倒塌过程Fig.8 Progressive collapse process of simply support girder bridge

2.3 简支梁桥倒塌过程

主梁与桥墩的碰撞力如图13所示,B4梁的碰撞力有几段显著的峰值,其碰撞力最大值约为11 MN。从整个碰撞力图可以看出主梁与桥墩碰撞较为剧烈,初始碰撞力较大且持续时间长。

简支梁桥的地震连续倒塌过程持续大约7.5 s,其结构体系转换过程及原因如下:

桥梁B4梁右端与4号墩墩顶的纵向相对位移过大,主梁从支座滑落后开始落梁,如图8(a)与图9(a)所示。B4梁落梁后左端撞击3号墩系梁部位,如图8(b)所示。3号墩遭到B4梁撞击后向x负向倾斜并发生倒塌,B3梁由于左端与2号墩墩顶相对位移过大发生落梁。桥梁左边两简支跨在地震作用下受到影响较小,如图8(c)与图9(b)所示。B3梁落梁,3号墩整体倒塌。最终桥梁右侧两简支跨完全倒塌,如图8(d)所示。

连续梁桥的地震倒塌,是由整体向分离个体的转化过程,落梁是引发桥梁地震连续倒塌的直接原因,而桥墩的破坏则推进和加剧了桥梁地震连续倒塌。连续梁桥的桥墩破坏不是从落梁端向另一端依次发生倒塌,而是主梁一端落梁后,相邻桥墩被落梁撞击而发生破坏,整个桥梁向落梁方向倾斜,引起另一端落梁,继而其他桥墩破坏,靠近桥梁跨中的桥墩最后破坏。

3 地震倒塌机制分析

3.1 连续梁桥倒塌机制

(2)阻垢剂静态阻垢实验。实验参照Q/SY 126-2014《油田水处理用缓蚀阻垢剂技术规范》进行。利用静态阻垢法测定两种阻垢剂对CaCO3垢的阻垢性能，同时做2组空白试验。

2)3种桥梁落梁时,主梁除了落梁时支座上方出现塑性铰破坏外,基本无破坏,而在地震倒塌中破坏最为严重的均为桥墩,这是因为在倒塌失效过程中,桥墩受到了巨大的碰撞力。

主梁除了支座上方出现塑性铰破坏外,基本未发生破坏。而桥墩是连续倒塌过程中发生严重破坏的构件，桥墩轴力和弯矩的变化趋势相吻合,最大值均发生在破坏前后,如图10(a)所示。桥墩各部分的内力中,竖向轴力占主导地位,横向和纵向的剪力较小。落梁撞击桥墩的底部和系梁部位受弯破坏方向不同,这是由于桥梁倾斜方向与桥墩遭受撞击的方向不同所导致,如图10(b)所示。连续梁桥中最后倒塌的桥墩的轴力和弯矩值较大,桥墩底部和系梁部位发生受弯破坏。

  

图10 连续梁桥桥墩内力Fig.10 Internal force in piers of continuous girder bridge

桥梁两端的主梁与相邻桥墩的碰撞情况是不同的,梁-墩撞击作用如图11所示。B4梁落梁碰撞力峰值分别处于t=2.4～3.0 s和t=5.3 s以后,前者是梁体撞击桥墩的碰撞力,碰撞力较大且持续时间长;后者是梁段倒塌后与地面的撞击力,如图11(a)所示。B1梁碰撞力出现在t=5.5 s后,即出现在B-1梁撞击桥墩的阶段,相比B4梁碰撞力较小且持续时间较短,如图11(b)所示。

  

图11 连续梁桥碰撞力Fig.11 Contact force in continuous girder bridge

3.2 简支-连续梁桥倒塌机制

简支-连续梁桥的地震倒塌,并不是一个整体连续倒塌的过程,而是一个部分倒塌的过程。简支-连续梁桥的桥墩破坏是主梁一端落梁后,相邻桥墩被落梁撞击而发生破坏,桥梁向落梁方向倾斜。由于简支-连续梁桥中间简支作用,一联整体倒塌对另一联的影响较小。

主梁除了落梁时支座上方出现塑性铰破坏外,基本未破坏。桥墩则是倒塌过程中发生严重破坏的构件。桥墩轴力和弯矩的变化趋势较为吻合,最大值均发生在破坏前后,如图12(a)所示。落梁撞击的桥墩底部和系梁部位的受弯破坏方向不同,这是由于桥梁倾斜方向与桥墩遭受撞击的方向不同引起,如图12(b)所示。简支-连续梁桥中倒塌的桥墩的轴力和弯矩值较大,桥墩底部和系梁部位发生受弯破坏。

前段时间，我找专业人士做了一次形象改造。改造时，我一遍遍地跟对方说：我牙齿不好看，是不是会给整体形象减分？是不是怎么穿都不可能漂亮？

  

图12 简支-连续梁桥桥墩内力Fig.12 Internal force in piers of simply support-continuous girder bridge

简支梁桥的地震倒塌失效过程及其所导致的结构体系转换如图8所示,倒塌过程中的位移响应如图9所示。

  

图14 简支梁桥桥墩内力Fig.14 Internal force in piers of simply support girder bridge

  

图13 简支-连续梁桥碰撞力Fig.13 Contact force in simply support-continuous girder bridge

3.3 简支梁桥倒塌机制

简支梁桥的地震倒塌过程,也是一个部分倒塌的过程。简支梁桥的主梁落梁后,相邻桥墩被落梁撞击而发生破坏,导致邻梁随之落梁。由于简支梁桥相邻梁之间简支,当一个主梁发生倒塌时,除了由于碰撞造成相邻墩柱破坏外,对相邻梁影响较小。

主梁除了落梁时支座上方出现塑性铰破坏外,基本未破坏。桥墩则是桥梁倒塌过程中发生严重破坏的构件。桥墩的轴力和弯矩的变化趋势较为吻合,最大值均发生在破坏前后,如图14(a)所示。落梁撞击的桥墩底部和系梁部位的受弯破坏方向不相同,这是由于桥墩倾斜方向与桥墩遭受撞击的方向不同引起,如图14(b)所示。简支梁桥倒塌桥墩的轴力和弯矩较大,桥墩底部和系梁部位发生受弯破坏。

主梁与桥墩的碰撞力如图15所示,B4梁的碰撞力有几段显著的峰值,其碰撞力最大值约为32.6 MN,在3种类型的直梁桥中最大。从整个碰撞力图可以看出主梁与桥墩碰撞较为剧烈,初始碰撞力较大但持续时间较短。

综上所述，在关于防爆柴油机无轨胶轮车检测检验中重点选择了8个重点项目进行检测，分别是车辆启动性能、制动距离、最大静制动距离、噪声、尾气排放、防暴车转向性能、照明和信号灯、车辆侧滑。

  

图15 简支梁桥碰撞力Fig.15 Contact force in simply support girder bridge

3.4 地震倒塌过程及机制比较

3.4.1 倒塌过程及机制相同点

1)无论是连续梁桥、简支-连续梁桥还是简支梁桥的地震倒塌均是纵向位移过大导致主梁落梁,主梁落梁后撞击桥墩造成桥墩破坏继而导致桥梁发生倒塌。主梁落梁是倒塌的前提条件,而桥墩破坏推进加剧了地震倒塌的发生。

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3)墩底轴力和弯矩值较大,轴力和弯矩的趋势较为吻合,最大值均发生在破坏前后,遭受撞击的桥墩底部和系梁部位的弯矩受力方向不同。

4)桥墩的初始碰撞力较大且碰撞较为激烈,碰撞均持续一定时间。

3.4.2 倒塌过程及机制不同点

1)连续梁桥由于整体连续性,在某一主梁落梁后,其余主梁的纵向位移都会发生显著的加大,随后导致另一主梁落梁,从而使得整个桥梁地震倒塌。简支-连续梁桥中间简支,只有一联连续跨发生整体倒塌。简支梁桥相邻主梁之间均没有连接作用,两简支跨发生倒塌。

（2）绍兴合田新能源有限公司生产的太阳能电池板，封装好的电池板：每块18V、2.2A、38W，长×宽×高为67.5cm×39cm×5cm。购置5块串联后为90V，可以为60V的蓄电池组充电（太阳能电池板给蓄电池充电的电压一般为蓄电池额定电压的1.5倍）。

2)简支-连续梁桥由于连续梁相邻主梁存在连接作用,某一主梁碰撞桥墩后该联两跨仅由单一桥墩支撑,另一联整体倾斜。简支梁桥某一主梁落梁后对桥墩产生的巨大撞击力使得桥墩倾斜随后导致相邻主梁落梁。简支-连续梁桥和简支梁桥的桥墩损伤均较为严重。

3)连续梁桥主梁和桥墩的碰撞力属于连续碰撞,有多处明显的峰值碰撞力。连续梁桥的碰撞过程有明显的阶段性,主梁和桥墩的碰撞时间比简支-连续梁桥和简支梁桥短,碰撞频率较低。简支梁桥初始碰撞力最大,对桥墩造成的损坏最严重。

4 结论

1)梁-墩纵向位移过大是造成3种类型桥梁上部主梁落梁的直接原因,落梁时梁端对桥墩的撞击作用是造成桥墩破坏,继而发生桥梁整体倒塌失效的重要因素。

2)3种类型桥梁的地震倒塌是由整体向分离的结构体系转化过程。连续梁桥由于其结构整体的连续性,首先发生倒塌的桥联对其他各联的影响较大,其地震倒塌是一个整体连续倒塌的过程。简支-连续梁桥中间简支,首先发生倒塌的桥联对其他联的影响较小,其倒塌是一个局部倒塌的过程。简支梁桥地震倒塌与简支-连续梁桥类似,也是一个局部倒塌的过程。

3)3种类型桥梁落梁时,主梁除了支座上方出现塑性铰破坏外,基本无破坏。桥墩墩顶上方主梁、墩底和系梁部位弯矩较大,容易发生塑性受弯破坏,系梁与桥墩连接部位易发生剪切破坏,其中桥墩在地震倒塌过程中破坏最为严重。简支梁桥由于主梁不存在连接作用,使得主梁与桥墩碰撞力最大。

据刘真介绍，近期复合肥原材料的价格基本保持稳定，尿素或受工业需求影响出现一定上涨，近期山东地区尿素出厂价在1950元/吨左右；粉状磷酸一铵由湖北运至河北的到货价为2300-2350元/吨；64%磷酸二铵经销商出货价在2800元/吨左右，57%磷酸二铵经销商出货价为2450-2500元/吨；60%钾肥到复合肥厂家价格在2200元/吨左右。受原料价格保持基本稳定的影响，复合肥产品价格也保持平稳态势。近期，45%氯基复合肥的出厂价在2100元/吨左右；45%硫基复合肥的出厂价为2200-2250元/吨。

4)采用合理的防落梁措施,可以有效地防止落梁失效。例如安装多种防落梁装置进行多级设防,基于耗能思想设计防落梁装置控制梁墩相对位移。在控制梁墩相对位移时要注意避免桥墩内力增加和由此导致的损伤。

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