摘要
高速铁路和公路建设在我国西南艰险山区持续迅猛发展。我国西南地区地势起伏强烈、地质环境复杂，地质灾害频发。穿越高山峡谷地区的许多桥梁墩台经常面临各种山地灾害的威胁。在高烈度地震区和地质灾害多发区，地震或极端气象条件诱发的山体落石崩塌可造成桥梁墩台的失稳、倾覆、和倒塌，并导致桥梁瞬间垮塌，从而对线路造成毁灭性的破坏。鉴于以上情况，落石的碰撞冲击已成为山区桥梁须着重考虑的环节，通过研究崩塌落石情况下桥墩的动态响应以及损伤破坏情况，为落石灾害的损伤评级和灾害防护提供依据，本文就此开展落石连续冲击下桥墩的动态响应以及倒塌机理的研究。其主要研究内容如下： （1）评述了国内外研究落石碰撞冲击桥梁的现状，对单体落石的冲击力、单体落石碰撞冲击混凝土结构的动态响应和破坏情况进行了总结，并分析了桥墩的一些新型防撞措施。 （2）采用非线性接触有限元方法对已有的落石冲击混凝土柱的模型试验进行数值分析，通过数值分析结果和模型试验的破坏结果以及加速度峰值的比较，分析了材料本构参数、材料单元以及沙漏控制对碰撞模拟结果的影响，从而为桥墩受落石冲击的有限元模型提供了合理的计算参数。 （3）对落石连续冲击下混凝土桥墩进行数值模拟，分析了在桥梁上部结构荷载与连续落石冲击的共同作用下桥墩的动态响应及变形规律，考察了桥墩结构在落石冲击下的损伤情况。研究了不同冲击速度和不同质量的落石碰撞冲击下对桥墩的应力和变形规律，分析不同因素对墩柱损伤的影响程度，比较了理论冲击力和数值模拟结果。 （3）分析了桥墩在连续落石冲击下的倒塌破坏情况，并对损伤后的墩柱进行了剩余竖向承载力分析计算。应用钢筋混凝土柱在地震作用下的损伤程度的评价准则，对墩柱的损伤程度进行分级评价，为工程修复及设计提供参考。
NETL