西部高烈度地震区跨近断层无砟轨道多跨简支梁桥空间响应规律研究

Study on the Spatial Response Law of Multi-Span Simply Supported Girder Bridges across Near-Fault Ballastless Track in Western High Intensity Seismic Region

摘要

以兰新高速铁路常见的双块式无砟轨道多跨简支梁桥为背景，选取典型跨越山谷与河流等复杂地形不规则11×32 m简支梁桥为研究对象，建立三维线桥一体化计算模型，以三维近断层地震波为激励，基于等效应力理论，采用非线性时程法，研究我国西部高烈度地震区跨越近断层地震带无砟轨道桥梁的空间响应规律。结果表明：脉冲型地震对轨道不平顺的影响最大，滑动脉冲型地震次之，非脉冲型地震则相对较小；脉冲型地震下钢轨存在拉断风险，伸缩缝两端道床板应力高于跨中，而底座板和道床板的应力呈现相反的分布规律；脉冲效应使得中间墩墩顶支座的纵向最大变形大于边墩，而非脉冲型地震下则相反，但整体上其变形均超过了安全限值，存在落梁风险；相较于无脉冲型和滑动脉冲型地震，脉冲型地震作用下中间墩墩顶横向位移分别增大了115.64%和59.56%，边界碰撞效应分别增大了150.64%和247.11%；在地震作用下大部分支撑垫石的最大应力均超过了材料的极限强度；联梁间的碰撞仅在脉冲型地震中出现，故在进行抗震设计时可通过提高配筋率防止裂缝的扩展，设置防碰撞装置以减轻碰撞对桥台和梁体造成的损伤。

Abstract

This study focuses on a typical 11×32 m simply supported beam bridge, which is commonly used in the Lanzhou-Xinjiang high-speed railway and spans complex terrains such as valleys and rivers. A three-dimensional integrated track-bridge computational model is established to investigate the spatial response characteristics of ballastless track bridges crossing near-fault seismic zones in high-intensity earthquake regions of western China. Near-fault ground motion waves in three dimensions are employed as excitations. Based on the equivalent stress theory, nonlinear time history analysis is conducted to analyze the seismic behavior of the bridge under these conditions. The results indicate that pulse-type earthquakes exert the most significant impact on track irregularity, followed by fling-step pulse-type earthquakes, while non-pulse-type earthquakes exhibit relatively minor effects. Under pulse-type earthquakes, the rails are at risk of tensile fracture. The stress in the track slab at the ends of the expansion joints is higher than that at the mid-span, whereas the stress distribution in the base plate and track slab follows an opposite pattern. The pulse effect results in the longitudinal maximum deformation of the bearings at the top of the intermediate piers being greater than that of the side piers, whereas the opposite is observed under non-pulse-type earthquakes. However, in all cases, the deformations exceed the safety limits, posing a risk of girder unseating. Compared to non-pulse-type and fling-step pulse-type earthquakes, the transverse displacement at the top of the intermediate piers under pulse-type earthquakes increases by 115.64% and 59.56%, respectively. Additionally, the boundary collision effects are amplified by 150.64% and 247.11%, respectively. Under seismic action, the maximum stresses of majority of supporting bearing stones exceed the material's ultimate strength. Additionally, collisions between connecting girders occur exclusively during pulse-type earthquakes. Therefore, in seismic design, it is advisable to enhance the reinforcement ratio to prevent crack propagation and to install anti-collision devices to mitigate damage to the abutments and girders caused by collisions.

Graphical abstract

关键词

双块式无砟轨道 / 简支梁桥 / 近断层 / 地震 / 等效应力理论 / 空间响应规律 / 碰撞效应

Key words

Bi-block ballastless track / Simply supported beam bridge / Near-fault / Earthquake / Equivalent stress theory / Spatial response characteristics / Collision effect

随着我国“十四五”规划与“高质量发展”战略的全面实施，交通建设事业迎来蓬勃发展，高速铁路建设如火如荼，“八纵八横”高速铁路网正加密成型。迄今为止，全国铁路运营里程近16万km，其中高速铁路约4.5万km，且多采用以桥代路的建设模式，桥梁占比超过55%^［1］。我国西部高速铁路桥梁大多处于高烈度地震区且部分跨越近断层地震带，近场地震具有独特的频率、传播、空间分布等特性，造成的危害远远大于远场地震^［2-3］。

国内外学者针对地震特别是近断层地震作用下高速铁路桥梁的力学性能展开了大量的研究。Guo，Feng等^［4-5］以纵向近断层地震动作为地震激励研究了高速铁路简支梁桥-轨系统的震害特征，结果表明由于该类结构的系统刚度较大，导致高频振动成为整体结构系统地震响应的主要部分。Wei等^［6］研究为垂直地震动对高速铁路连续梁桥的桥-轨系统地震脆弱性的影响，结果表明，随着地震动垂直分量的增大，桥梁轨道构件发生损伤的概率普遍呈现上升趋势。Zhou等^［7］基于高速铁路简支梁桥模型，分析了近断层脉冲型地震动对高速铁路简支梁的潜在影响，计算了桥梁的动力响应，包括主梁位移、钢轨位移、桥墩弯矩、支座变形和残余位移。Li等^［8］根据地震动的不确定性，基于结构损伤的概率性能评估结果，采用最优抗震设计方法，对高速铁路桥梁隔震器的参数进行了优化设计。Chen等^［9］基于性能化抗震设计理论，对高速铁路桥梁的抗力验算进行了系统性研究，量化了性能目标和验算内容，提出了完整的抗力验证方案，该方案能够有效控制桥梁在设计地震作用下的结构损伤程度。对于其他桥型，Sevim和Xin等^［10-11］通过数值模拟和试验的方法，研究了近、远场地震动对拱桥抗震性能的影响。Shrestha^［12］研究了近断层竖向地震动对斜拉桥的影响。喻梅等^［13］研究了方向性效应脉冲、滑动型脉冲、无脉冲型近断层地震动对高速铁路桥梁-轨道系统的影响规律，得出近断层脉冲型地震动对轨道桥梁系统的地震响应有放大效应，在桥墩上这种效应格外明显。当扣件阻力从小到大变化时虽然能减小墩顶位移，但钢轨的应力和位移响应会相应增大。曾永平等^［14］针对近断层9度地震区开展了典型高速铁路简支梁桥抗震性能评估及合理减隔震设计参数研究，提出了保障行车安全的抗震设计方法和简支梁桥合理的减震设计参数。刘正楠等^［15］通过近远场地震动下摩擦摆支座对高速铁路连续梁桥减震的研究得出，在近场地震动下主墩采用摩擦摆支座，联间墩采用普通盆式支座和减震榫，在避免邻梁碰撞的同时也可达到预期的减隔震效果。赖智鹏、周旺保等^［16-17］分别研究了在不同横向地震动强度下CRTS Ⅱ型和CRTS Ⅲ型板式无砟轨道桥梁各构件的损伤规律及轨道残余位移分布规律。杨孟刚等^［18］对近断层地震动滑冲效应作用下高速铁路简支梁桥的减震体系进行了研究。张鹏飞等^［19］研究了纵向地震作用下桥上CRTS Ⅲ型板式无砟轨道的动力响应，得出随着地震动强度的增大，轨道系统受力变形明显增加。

此外有关学者在基于单方向地震激励的基础上对高速铁路无砟轨道桥梁进行了减震设计。张永亮等^［20］、石岩等^［21］、Martínez等^［22］以减震支座、减震榫和限位耗能装置对高速铁路无砟轨道桥梁进行了减震设计，并得出了较理想的抗震设计方法。

以上学者针对地震下特别是近断层地震作用下高速铁路无砟轨道桥梁的系列研究主要集中在单向或双向地震激励，由于与实际地震存在差异，这种计算方法容易导致计算结果与实际地震响应之间产生偏差，且大多未考虑线-桥间的相互约束效应，针对轨道系统约束时三维地震作用下桥梁-路基过渡段的梁-桥台及联梁间碰撞效应亦未见相关报道。本文以我国西部高烈度地震区兰新高铁上常见的双块式无砟轨道多跨简支梁桥为工程背景，通过选取一典型跨越山谷和河流等复杂地形11×32 m不规则简支梁桥为研究对象，建立三维线桥一体化计算模型，基于等效应力理论，采用非线性时程法研究其在近断层地震激励下的空间响应规律及梁-桥台、联梁间的碰撞效应。

1 工程概况

选取我国西部兰新高速铁路上某高烈度地震区且跨越近断层地震带的双块式无砟轨道多跨（11×32 m）简支梁桥为研究对象，该桥采用T形桥台设计、盆式橡胶支座。部分线路跨越山谷河流等特殊地形，桥墩采用不等高对称分布的圆端形重力式桥墩，其中墩高分别为8和16 m的桥墩采用实心墩，24，32，和40 m的桥墩采用空心墩。桥梁总体布置如图1所示。为合理考虑后继路基结构影响及有效模拟梁与桥台间的碰撞效应，采用常用的边界模拟方法^{［17，19］}，在桥梁两端桥台后各设置79.6 m的路基段模拟端刺与地基的连接。

双块式无砟轨道包括CRTS Ⅰ型和CRTS Ⅱ型，轨道系统从上到下依次为CHN60钢轨、扣件、双块式轨枕、道床板及凸台、土工布隔离层、弹性垫片、底座板及凹槽，如图2所示。2种轨道道床板均采用纵向分块浇筑，轨枕采用通用的轨枕。梁体上设有预埋钢筋。2种轨道系统仅在施工工艺上有所不同，但在构造与受力上基本一致，故本文建立统一的双块式无砟轨道计算模型。

2 计算模型

采用ANSYS中三维实体及弹簧连接等建立计算模型。其纵横断面如图3所示。

主梁采用solid72单元模拟，共22 390个单元。钢轨、道床板、底座板、桥台、桥墩、路基、支座顶板和支座底板、支撑垫石以及承台采用solid185单元模拟，其中钢轨单元数为18 564个，道床板单元数为57 028个，底座板单元数为47 052个，桥墩单元数为7 953个，支座顶板和支座底板单元数为6 451个，支撑垫石单元数为1 440个，桥台单元数为2 065个，承台单元数为1 780个，路基单元数为588个。计算模型单元总数为165 573个，节点总数为276 426个。

采用combin39非线性弹簧单元模拟扣件、土工布隔离层以及支座，共1 328个单元。限位凸台和限位凹槽间的弹性垫片采用线性弹簧单元模拟，共944个单元，弹簧纵、横向刚度分别取200和300 kN · mm^-1［17］。本文未考虑桩-土相互作用，墩底采用固定支撑，计算模型如图4所示。每片梁下支座布置形式如图5所示。

combin39非线性弹簧单元采用双折线本构模型，如图6所示。图中：x为非线性弹簧的变形量；F为非线性弹簧的恢复力；x_y为最大弹性变形。

钢筋采用二次塑流本构模型，如图7所示。图中：σ为应力；ε为应变；ε_e和f_p分别为弹性阶段结束时对应的应变和应力；ε_e1和f_y分别为屈服阶段结束时对应的应变和应力；ε_e2为2次塑流阶段开始时的应变；ε_e3和f_u分别为钢筋拉断时对应的应变和应力。

受压区和非受压区混凝土采用Mander本构模型，如图8所示。图中：ε_cc为约束混凝土达到抗压强度时的应变；ε_co为素混凝土达到抗压强度时的应变，一般取0.002；ε_cu为箍筋约束效应失效时的应变；f{}_{\mathrm{c}\mathrm{o}}^{\text{'}}为素混凝土抗压强度；E_c为混凝土初始弹性模量；E_sec为约束混凝土在其约束抗压强度时的割线模量；f{}_{\mathrm{c}\mathrm{c}}^{\text{'}}为约束混凝土的抗压强度。

本文采用整体式建模，体积配筋率按实际工程配筋计算得出。道床板、底座板箱梁、支撑垫石、桥墩、桥台以及承台等构件所用的材料型号及对应的材料参数、体积配筋率见表1。

3 地震动

近断层脉冲型地震具有较高的振幅和较短的持续时间，相比于远场地震对桥梁的危害更大。本文按照GB 50011—2006《铁路工程抗震设计规范》（2009版），以设计地震分组为2组、Ⅱ类场地以及反应谱特征周期为0.4 s为限制条件。为研究不同近断层地震波对无砟轨道-桥梁系统的影响，从Peer地震波数据库中选取无脉冲型、脉冲型和滑动脉冲型3种具有明显频谱特性差异的天然地震波模拟不同近断层地震。反应谱曲线如图9所示，地震波具体信息见表2，3条地震波在本文的编号分别为TR1，TR2和TR3，其时程曲线如图10所示。

由于3条地震波峰值主要出现在前15 s区段内，计算时通过截取3条地震波的前15 s区段进行输入，并将3条地震波的3个方向中最大加速度峰值调幅至0.57g，其他2个方向均按峰值最大方向的调幅系数进行调幅。将地震波步长设置为0.01 s进行激励。

4 空间响应计算结果及分析

采用建立的三维空间有限元计算模型分析可以得出构件某一点的3向应力状态。依据形状改变能密度理论，通过将等效应力与材料安全应力进行对比，可以判别桥梁构件是否发生破坏。等效应力σ的计算式和破坏准则为

\sigma ={｛\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}\left[{\left({\sigma }_{\mathrm{1}}-{\sigma }_{\mathrm{2}}\right)}^{\mathrm{2}}+{\left({\sigma }_{\mathrm{2}}-{\sigma }_{\mathrm{3}}\right)}^{\mathrm{2}}+{\left({\sigma }_{\mathrm{3}}-{\sigma }_{\mathrm{1}}\right)}^{\mathrm{2}}\right]｝}^{\frac{\mathrm{1}}{\mathrm{2}}}（1）

\sigma \le \left[\sigma \right]（2）

式中：σ₁为最大主应力；σ₂为最中间主应力；σ₃为最小主应力；［σ］为容许应力。

4.1　无砟轨道系统地震响应规律

三维地震中，竖向地震动被覆盖在重力加速度作用下，且重力加速度大于竖向地震加速度，这导致竖向地震对桥梁结构的影响并不直接且不明显，二者的叠加下，主要影响结构的水平地震响应。故本文主要研究三维地震作用下结构的水平地震响应。

地震作用下钢轨会发生拉伸、弯曲等变形，亦会造成共振、横向或纵向错位等现象；道床板和底座板的破坏规律尚不明确。本文通过分析得出钢轨、扣件、道床板及底座板等构件的变形和应力分布规律，以及钢轨、扣件、道床板和底座板的破坏模式。

4.1.1　变形

图11—图13分别给出了三维地震作用下轨道横向位移、钢轨纵向位移和扣件横向变形包络图。

从图11—图13可以得出：TR2激励下轨道横向最大位移比TR3激励下增加了34.73%，而在TR3激励下其位移又比TR1激励下增加了6.76%；扣件的横向最大变形主要发生在跨中梁缝处，TR2激励下的变形比TR3激励增加了25.57%，TR3激励下其变形比TR1激励下增加了9.77%；钢轨的纵向变形总体呈现出平滑的变化趋势，TR2激励下的变形比TR3激励下增加了26.82%，TR3激励下的变形比TR1激励下增加了9.55%。由此可以看出，脉冲型地震（TR2）对轨道的影响最为明显，其次是滑动脉冲型地震（TR3）和非脉冲型地震（TR1）。

4.1.2　应力

图14给出了计算得到的钢轨、道床板及底座板等效应力包络图。

从图14可以得出：地震作用下钢轨的最大等效应力整体上从主梁两端向跨中逐渐减小，且由于横向地震的作用，在梁缝处的等效应力远高于其他部位，在TR2作用下，钢轨最大等效应力为1 112.70 MPa，明显高于TR1（509.25 MPa）和TR3（589.43 MPa），分别增加了118.47%和88.79%，钢轨的屈服强度为475 MPa，表明TR2作用下钢轨存在着完全拉断的风险，TR1和TR3作用下虽然不会导致钢轨直接断裂，但存在着钢轨局部发生屈服的问题；桥梁段伸缩缝两端道床板的最大等效应力远大于跨中道床板的最大等效应力，且梁缝处呈倒V字形分布，跨中位置处道床板最大等效应力波动较小。底座板限制道床板和钢轨的移动，因此其等效应力分布与道床板呈现出相反的规律；桥梁段伸缩缝两端底座板的最大等效应力远小于跨中底座板的最大等效应力，且梁缝处呈倒V字形分布，跨中底座板最大等效应力波动较小。

为研究道床板和底座板的应力分布规律，以TR1作用下的道床板和底座板的地震响应为代表。图15和图16分别给出了TR1作用下的道床板和底座板的等效应力云图。从图15和图16可以得出，梁缝两端道床板的最大等效应力主要集中在轨枕下方的位置，跨中道床板的最大等效应力主要集中在轨枕表面和钢轨的连接处。底座板的最大等效应力集中在底座板边缘与梁体连接处，表明在三维地震作用下道床板和底座板处于复杂的应力状态（剪切、拉伸和压缩），且应力集中效应格外明显，道床板和底座板的最大等效应力分别达到了9.2和6.2 MPa，超出了材料的极限强度^［23］，容易造成构件局部开裂或屈服。

4.2　桥梁下部结构地震响应规律

4.2.1　支座变形

支座及支撑垫石的损伤或失效，会导致落梁、碰撞等震害。通过计算得出的桥梁结构支座的变形如图17所示（支座位置见图5，支座序号为图1从左向右11片梁与之对应）。

从图17可见：在TR1和TR3作用下，由于主梁的纵向位移与高墩墩顶的纵向位移相差较小，故高墩墩顶处的支座纵向最大变形相对于边跨支座较小；反观TR2，由于强脉冲效应，主梁发生了较大的纵向位移，且与高墩墩顶的纵向位移相差较大，故高墩墩顶支座的纵向最大变形相对于边跨处支座较大；不等高桥墩的不一致振动导致支座的横向最大变形，呈现出与轨道不平顺（图11）相似的规律；总体上支座变形都超过了变形限值（固定支座10 mm，滑动支座200 mm）^［17］，特别是在TR2作用下，其支座横向最大变形达到了300 mm，将导致落梁灾害的发生。

4.2.2　桥墩及支撑垫石变形与内力

选取的研究对象为不等高桥墩，三维地震作用下，桥墩会产生横向和纵向的耦合振动，同时伴随出现剪切、弯曲和扭转等破坏，是造成桥梁失稳的主要原因。计算得出的各墩墩顶水平位移、支撑垫石最大等效应力和墩底最大等效应力，如图18—图20所示。图19中支撑垫石序号为图1从左侧桥台向右依次排序。

从图18（相同墩高选取墩顶水平位移最大的桥墩进行研究）可见：高墩墩顶水平位移较大，是导致桥梁失稳的重要原因；对于40 m墩，TR1作用下产生的纵向墩顶最大位移分别比TR2和TR3高了9.49%和33.52%，TR2地震作用下产生的横向墩顶最大位移分别比TR1和TR3高了115.64%和59.56%。

由图19可知：TR1作用下产生的过大墩顶纵向水平位移导致支撑垫石最大等效应力大于TR3作用下产生的最大等效应力，且两者最大等效应力都呈倒V字形分布；TR2作用下产生的过大墩顶横向位移导致支撑垫石最大等效应力呈现波浪形分布；总体上看，不管是TR1，TR2还是TR3导致的支撑垫石最大等效应力多数都超过了30 MPa，严重超出了材料的极限强度^［23］。

由图20可知：TR2过大的高墩墩顶横向位移导致其墩底等效应力（21.35 MPa）比TR1（12.96 MPa）和TR3（13.19 MPa）分别高了68.12%和66.25%；与材料的极限强度^［23］比较可得，TR2作用下存在高墩墩底发生剪断的可能，从而致使桥梁发生倒塌，TR1和TR3作用下将导致高墩墩底发生开裂从而影响正常功能。

5 双块式无砟轨道多跨简支梁桥碰撞效应

高烈度地震区跨近断层地震带上桥梁在大震发生时，相邻结构之间会发生碰撞，结构会出现损伤、动力响应增强、震后修复困难。计算在梁-桥台、梁-梁相邻面之间设置支撑接触（法向可分离但不渗透）后，高烈度地震区跨近断层地震带上双块式无砟轨道多跨简支梁桥相邻梁-桥台、梁-梁之间的碰撞效应。以梁体-桥台、梁-梁之间的等效应力时程曲线发生突变判断部件之间的碰撞。

5.1　梁-桥台碰撞效应

图21为梁体-桥台碰撞等效应力时程曲线（主梁编号按照图1从左向右1—11依次编号）。由图21可见：TR1和TR3作用下只有一侧的桥台和边梁之间发生碰撞，而在TR2作用下两侧的桥台与边梁之间均存在碰撞；桥台和梁体的等效应力时程曲线在多处发生突变，这表明桥台与主梁之间发生了多次碰撞；对于桥台，TR2作用下的最大等效应力为118.78 MPa，分别比TR1（47.39 MPa）和TR3（34.22 MPa）高出了150.64%和247.11%；对于端部主梁，TR2作用下的最大等效应力为37.48 MPa，分别比TR1（23.88 MPa）和TR3（10.10 MPa）高出了56.95%和271.09%。由此可得TR2作用下产生的边界碰撞比TR1和TR3更加剧烈，此外其产生的碰撞等效应力都超过了材料的极限强度^［23］，容易造成桥梁构件的开裂，造成其承载能力降低；在TR1，TR2和TR3作用下，分别在8.5，2.8，3.36和10.71 s时碰撞效应最明显。该时刻桥台和主梁的等效应力云图如图22—图25所示。

5.2　联梁间碰撞效应

计算表明在TR1和TR3作用下，主梁之间均未发生碰撞。而在TR2作用下其1号梁、2号梁、3号梁、4号梁相邻主梁之间均存在着明显的碰撞，且分别在6.51，3.62和3.92 s处的碰撞最为明显，其等效应力时程曲线如图26所示。

以上结果表明联梁间的碰撞效应是一个特殊情形，只表现在像TR2这种强脉冲型的地震当中。作用机理为横向和纵向地震的耦合作用导致梁体产生了移动和转角。图27—图29给出了梁-梁碰撞的等效应力云图。可见，碰撞导致的1号梁、2号梁、3号梁和4号梁的最大等效应力分别为21.37，23.27，23.07和15.33 MPa，均超过材料的极限强度^［23］。

综上所述，不管是梁-桥台碰撞还是联梁间的碰撞，当发生碰撞时，等效应力从碰撞点向四周扩散，影响的面积较大，容易对桥台和梁体造成损伤。在进行抗震设计时建议将这一点考虑在内。

6 结论

（1）近断层地震动类型对轨道横向位移和钢轨损伤具有明显影响，脉冲型地震下其轨道横向位移比滑动脉冲型地震增加了34.73%，而在滑动脉冲型地震下其横向位移比无脉冲型地震增加了6.76%；脉冲型地震下钢轨存在整体拉断风险，而其他2种地震下钢轨则存在着局部屈服问题。

（2）地震的脉冲效应对道床板的影响较大，对底座板的影响相对较小，伸缩缝两端道床板应力远高于跨中，底座板应力则与其应力变化规律相反。在三维地震作用下道床板和底座板的应力集中效应较为突出，最先发生开裂或屈服的位置分别在道床板与双块式轨枕的连接处，以及底座板与主梁连接的边缘处。

（3）脉冲效应使得中间墩墩顶支座的纵向最大变形明显高于边墩，而非脉冲型地震导致的支座纵向最大变形规律与其相反，但整体上支座最大变形均超过安全限值，在脉冲型地震作用下，支座横向最大变形达到300 mm，存在落梁风险。

（4）在中间墩墩顶的横向位移响应中，脉冲型地震的影响显著高于其他类型，其位移比无脉冲型和滑动脉冲型地震分别增加了115.64%和59.56%，导致其墩底应力比无脉冲和滑动脉冲型地震增大了68.12%和66.25%。此外支撑垫石在三维地震作用下其最大应力多数超过了材料的极限强度，易发生损坏，在进行抗震设计时可通过提高配筋率以防止裂缝的扩展。

（5）脉冲型地震作用下梁-桥台的碰撞效应较为突出，比无脉冲型和滑动脉冲型地震分别增大了150.64%及247.11%。而联梁间的碰撞仅在脉冲型地震中出现，碰撞时应力从碰撞点向四周扩散，影响范围广，易对桥台和梁体造成损伤，故在进行抗震设计时可考虑设置防碰撞装置以减轻损伤。

参考文献

[1] 刘尊稳.基于线桥一体化模型的高速铁路桥梁抗震性能及设计方法研究［J］.岩石力学与工程学报，2020，39（5）：1080.

[2] LIU Zunwen. Research on Seismic Performance and Design Method for High-Speed Railway Bridges Based on Track-Bridge Integrated Model ［J］. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering， 2020， 39 （5）： 1080. in Chinese

[3] LIN X C， LIU F X， SHAN W C. Field Survey and Analysis on Near-Fault Severely Damaged High-Speed Railway Bridge in 2022 M6.9 Menyuan Earthquake ［J］. Earthquake Engineering and Engineering Vibration， 2024， 23 （4）： 1043-1055.

[4] PARK S W， GHASEMI H， SHEN J， et al. Simulation of the Seismic Performance of the Bolu Viaduct Subjected to Near-Fault Ground Motions ［J］. Earthquake Engineering and Structural Dynamics， 2004， 33 （13）： 1249-1270.

[5] GUO W， GAO X， HU P， et al. Seismic Damage Features of High-Speed Railway Simply Supported Bridge-Track System under Near-Fault Earthquake ［J］. Advances in Structural Engineering， 2020， 23 （8）： 1573-1586.

[6] FENG Y L， LI H Y， YU J， et al. Applicability of Existing CRTS II Ballastless Track-Continuous Girder Bridge System under Near-Field Transverse Rare Earthquake ［J］. Engineering Structures， 2022， 273： 115076.

[7] WEI B， YANG T， JIANG L， et al. Effects of Uncertain Characteristic Periods of Ground Motions on Seismic Vulnerabilities of a Continuous Track-Bridge System of High-Speed Railway ［J］. Bulletin of Earthquake Engineering， 2018， 16 （9）： 3739-3769.

[8] ZHOU T， JIANG L Z， XIANG P， et al. Effects of Near-Fault Pulse-Type Ground Motions on High-Speed Railway Simply Supported Bridge and Pulse Parameter Analysis ［J］. Bulletin of Earthquake Engineering， 2022， 20 （11）： 6167-6192.

[9] LI Y， CONTE P J. Probabilistic Performance-Based Optimum Design of Seismic Isolation for a California High-Speed Rail Prototype Bridge ［J］. Earthquake Engineering Structural Dynamics， 2018， 47 （2）： 497-514.

[10] CHEN X C， XIA X S， XING L L. Performance-Based Seismic Design Approach for High Speed Railway Bridge ［J］. Advanced Materials Research， 2011， 383-390 （383-390）： 6601-6607.

[11] SEVIM B， ATAMTURKTUR S， ALTUNISIK A C， et al. Ambient Vibration Testing and Seismic Behavior of Historical Arch Bridges under Near and Far Fault Ground Motions ［J］. Bulletin of Earthquake Engineering， 2016， 14 （1）： 241-259.

[12] XIN L F， LI X Z， ZHANG Z T， et al. Seismic Behavior of Long-Span Concrete-Filled Steel Tubular Arch Bridge Subjected to Near-Fault Fling-Step Motions ［J］. Engineering Structures， 2019， 180： 148-159.

[13] SHRESTHA B. Seismic Response of Long Span Cable-Stayed Bridge to Near-Fault Vertical Ground Motions ［J］. KSCE Journal of Civil Engineering， 2015， 19 （1）： 180-187.

[14] 喻梅，吕佳伟，贾宏宇，等.近断层脉冲型地震作用下高速铁路桥梁-轨道系统响应分析［J］.湖南大学学报（自然科学版），2021，48（9）：138-146.

[15] YU Mei， Jiawei LÜ， JIA Hongyu，et al. Response Analysis of High-Speed Railway Bridge-Rail System Subjected to Near-Fault Pulse-Type Earthquake ［J］. Journal of Hunan University （Natural Sciences）， 2021， 48 （9）： 138-146. in Chinese

[16] 曾永平，董俊，陈克坚，等.近断层高铁简支梁桥抗震性能分析研究［J］.铁道工程学报，2020，37（12）：70-76.

[17] ZENG Yongping， DONG Jun， CHEN Kejian， et al. Research on the Seismic Performance of Simply Supported Beam Bridge of Near-Fault High-Speed Railway ［J］. Journal of Railway Engineering Society， 2020， 37 （12）： 70-76. in Chinese

[18] 刘正楠，陈兴冲，张永亮，等.近远场地震作用下基于摩擦摆支座的高速铁路连续梁桥减隔震研究［J］.中国铁道科学，2019，40（1）：47-54.

[19] LIU Zhengnan， CHEN Xingchong， ZHANG Yongliang， et al. Research on Seismic Mitigation and Isolation of Continuous Beam Bridge for High-Speed Railway Based on Friction Pendulum Bearing under Near-and-Far Field Ground Motions ［J］. China Railway Science， 2019， 40 （1）： 47-54. in Chinese

[20] 赖智鹏，蒋丽忠.横桥向地震作用下高速铁路CRTSⅡ板式无砟轨道-桥梁系统残余变形与钢轨变形的映射模型［J］.土木工程学报，2023，56（6）：87-99.

[21] LAI Zhipeng， JIANG Lizhong. Mapping between the Residual Deformation in the CRTS Ⅱ Slab Track-Bridge System and Rail Deformation under Earthquake in the Transverse Direction ［J］. China Civil Engineering Journal， 2023， 56 （6）： 87-99. in Chinese

[22] 周旺保，彭东航，蒋丽忠，等.横向地震作用下高速铁路CRTSⅢ型无砟轨道-桥梁系统震致轨道不平顺研究［J］.铁道科学与工程学报，2023，20（8）：2773-2784.

[23] ZHOU Wangbao， PENG Donghang， JIANG Lizhong， et al. Study on Track Irregularity of CRTS Ⅲ Ballastless Track-Bridge System of High-Speed Railway under Transverse Earthquake ［J］. Journal of Railway Science and Engineering， 2023， 20 （8）： 2773-2784. in Chinese

[24] 杨孟刚，栗梦成，胡尚韬.考虑地震滑冲效应的高铁简支梁桥横向减震体系研究［J］.振动与冲击，2023，42（7）：312-320.

[25] YANG Menggang， LI Mengcheng， HU Shangtao. Transverse Shock-Absorbing System of High-Speed Railway Simply Supported Beam Bridge Considering Seismic Sliding-Impact Effect ［J］. Journal of Vibration and Shock， 2023， 42 （7）： 312-320. in Chinese

[26] 张鹏飞，蔡科，雷晓燕，等.地震作用下桥上CRTSⅢ型板式无砟轨道纵向动力响应分析［J］.北京交通大学学报，2023，47（1）：45-53.

[27] ZHANG Pengfei， CAI Ke， LEI Xiaoyan， et al. Analysis of Longitudinal Dynamic Response Analysis of CRTS Ⅲ Slab Track on Bridge under Seismic Action ［J］. Journal of Beijing Jiaotong University， 2023， 47 （1）： 45-53. in Chinese

[28] 张永亮，于伟栋，马华军，等.板式无砟轨道系统对不同抗震体系铁路桥梁纵向地震响应的影响［J］.中南大学学报（自然科学版），2017，48（10）：2738-2744.

[29] ZHANG Yongliang， YU Weidong， MA Huajun，et al. Influence of Slab Ballastless Track on Longitudinal Seismic Response of Railway Bridge with Different Seismic Systems ［J］. Journal of Central South University （Science and Technology）， 2017， 48 （10）： 2738-2744. in Chinese

[30] 石岩，王东升，孙治国.近断层地震动下的高速铁路桥梁减震设计［J］.中国铁道科学，2014，35（6）：34-40.

[31] SHI Yan， WANG Dongsheng， SUN Zhiguo. Seismic Isolation Design for High-Speed Railway Bridge under Near-Fault Ground Motions ［J］. China Railway Science， 2014， 35 （6）： 34-40. in Chinese

[32] MARTÍNEZ-RODRIGO M D， FILIATRAULT A. A Case Study on the Application of Passive Control and Seismic Isolation Techniques to Cable-Stayed Bridges： a Comparative Investigation through Non-Linear Dynamic Analyses ［J］. Engineering Structures， 2015， 99： 232-252.

[33] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50010—2010 混凝土结构设计规范［S］ 北京：中国标准出版社，2015.

[34] Ministry of Housing and Urban-Rural Development of People's Republic of China. GB 50010—2010 Code for Design of Concrete Structures ［S］. Beijing： China Standard Press， 2015. in Chinese ）

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52178142)

甘肃省自然科学基金资助项目(21JR1RA240)