引言
引言
近几十年灾难性地震表明，桥梁结构是交通运输系统中最脆弱的部分之一，作为交通网络的关键环节，桥梁结构一旦在地震中损毁，将会造成巨大的经济损失，且震后修复极为困难。桥梁抗震相关研究一直是桥梁工程领域的热点话题。各国学者不懈努力推动着桥梁抗震设计规范、设计理念和方法不断完善。为了促进桥梁工程学科的发展，本文在查阅大量文献的基础上，系统的梳理了2021年桥梁抗震领域取得的诸多成果，检索文献主要来源于：《Engineering Structures》、《Journal of Bridge Engineering》、《Soil Dynamics and Earthquake Engineering》、《Earthquake Engineering & Structural Dynamics》、《Journal of Structural Engineering》、《力学学报》、《西南交通大学学报》、《地震工程与工程振动》、《应用基础与工程科学学报》、《自然灾害学报》等国内外知名期刊。2021年度桥梁抗震领域研究可概括为以下四个方面：(1)桥墩抗震性能研究；(2)碰撞与接触问题；(3)桥梁减隔震技术；(4)桥梁地震响应及抗震评估。
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桥墩抗震性能
桥墩作为桥梁的下部结构，承担起支撑桥梁上部结构的重要作用，其抗震性能一直以来都是桥梁抗震领域内的研究热点。2021年度对桥墩抗震性能的研究大致可分为这几个方向：(1)普通钢筋混凝土(RC)现浇桥墩的抗震性能；(2)新材料或新结构桥墩的抗震性能；(3)加固后桥墩的抗震性能；(4)预制节段拼装桥墩抗震性能以及自复位摇摆桥墩抗震性能。
1.1 传统整体浇筑桥墩抗震性能
钢筋混凝土现浇桥墩是目前使用最广泛的桥墩形式，其构造简单，施工技术成熟，抗震设计要求也相对严格。Liang等[1]研究了壁厚比和约束结构对圆形空心钢筋混凝土柱抗震性能的影响，并检验抗震延性设计要求对圆形空心混凝土柱的适用性。Xu等[2]利用实验测试结果，建立可以捕捉到腐蚀柱抗剪能力恶化和弯剪耦合行为的数值模型，研究桥墩的时变结构承载力，强调在老化钢筋混凝土桥梁全寿命抗震性能评估中要考虑桥墩的潜在剪切破坏。Amirchoupani等[3]对 RC 桥墩的破坏极限状态界限进行了统计评估，对动力分析下圆形钢筋混凝土桥墩能量损伤指标界限做出了改进。Ding等[4]利用OpenSees模拟 HRB400E 和 HTRB600 钢的屈曲和低周疲劳性能，对矩形RC墩进行准静态循环试验，研究高强度钢筋(HSSB)的力学性能和高强度钢筋混凝土桥墩的抗震性能。
Mehrsoroush等[5]利用ABAQUS建立了精细的销钉有限元模型, 并在某双柱弯曲模型上加入基管销进行循环加载，研究不同参数对销钉抗震性能的影响，为优化基管销作为保护构件的设计提出了一系列详细的建议。Aboukifa等[6]采用不同的纵向配筋率、钢筋等级和横向配筋率，对四根高强钢筋超高性能混凝土(UHPC)柱进行抗震性能试验，结果表明，UHPC柱具有合理的延展性和位移能力。AL-Hawarneh等[7]利用滞后行为、应变响应、弯矩曲率响应、能量耗散、残余变形、延展性测量、塑性铰长度和失效模式的形式对再生骨料混凝土(RAC)桥墩进行评估，研究RAC桥墩的结构抗震性能。Li等[8]建立3D 有限元模型，考虑了影响超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)管式桥墩的十个不同的材料和几何因素，进行敏感性分析，以研究影响UHPFRC管式桥墩循环反应的各主要因素及其相互作用的显著水平。
由上文可知，2021年度整体浇筑桥墩抗震性能研究主要集中在RC桥墩和新材料桥墩两个方面。对于RC墩，学者们通过试验和数值模拟针对壁厚比、腐蚀、钢筋强度和损伤状态界限等因素探讨其对RC墩抗震性能的影响。对于新材料桥墩，研究者主要对混凝土材料做出改进，分别探讨了以超高性能混凝土、再生骨料混凝土以及纤维增强混凝土为主要材料制成的桥墩的抗震性能。
1.2 加固后桥墩的抗震性能
目前，已建桥梁的数量巨大，不少桥墩将面临着老化、钢筋锈蚀等问题，研究加固后桥墩抗震性能和破坏形式机理是十分有意义的。Wang等[9]采用碳纤维增强聚合物 (CFRP)对桥墩塑性铰区进行改造(图1)，研究在腐蚀环境中预制钢筋混凝土桥柱的抗震性能及相关改造方法。结果发现，钢筋的腐蚀在截面上不均匀，在预制桥柱的接头处腐蚀更严重。研究还发现，即使纵向钢筋的低腐蚀水平(即7.2%)也会导致横向承载能力、能量耗散、延展性和极限位移显著下降(即>15%)。Wang等[9]设计并制造了筋腱复合连接件(SSFPs)，对模型墩进行了振动台试验，提出了一种基于碳纤维增强聚合物(CFRP)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料的预制混凝土桥墩的抗震加固方法(ASRM)。Cai等[11]将纤维增强聚合物(FRP)钢筋和钢筋作为纵向钢筋结合在一起，利用混合FRP钢棒来增加屈服后刚度并减少预制节段桥墩(PSBC)震后残余位移。
图1 使用CFRP对桥墩塑性铰区进行改造
Zhang等[12]基于OpenSees平台，提出了一种工程水泥复合材料(ECC)材料敏感性分析方法，研究ECC加固桥墩桥梁的抗震性能。Jia等[13]采用纵向不锈钢(SS)钢筋和玻璃纤维增强聚合物(GFRP)钢筋对预制节段桥墩(PSBC)进行加固，对GFRP与SS钢筋的PSBCs进行了准静态测试。结果表明，与 SS增强的PSBCs相比，SS-GFRP增强的 PSBCs表现出更高的位移。
关于加固后桥墩的抗震性能方面，上述研究主要从材料方面加固进行考虑，针对腐蚀、裂缝等局部损伤区域使用纤维增强聚合物、不锈钢和ECC等材料来加固。总体来说，纤维增强聚合物的使用和研究是最热门的，其加固后的桥墩表现的抗震性能也是更佳的。
1.3 预制拼装墩与自复位桥墩抗震性能
加速桥梁施工(ABC)与现浇(CIP)相比，具有施工速度快、环境影响小、构件质量高等显著优势。预制桥墩与其余结构连接的可靠性、耐久性和抗震性能是限制ABC在中高地震区应用的主要因素。Shoushtari等[14]利用OpenSees建立一个两跨钢梁桥的三维有限元模型，研究垂直地面运动和双轴激励对桥梁构件和连接件地震响应的影响。Benjumea等[15]采用六种连接方式连接柱到基础、柱到盖梁、梁到盖梁、桥面板(两种类型)和桥面板到梁，通过双轴振动台试验，研究常规钢筋预制混凝土构件和连接在桥梁系统中集成时的相互作用。Liu等[16]利用一个常规方形钢筋混凝土墩和一个方形预制节段钢筋混凝土(PSRC)桥墩进行了底部爆炸试验，研究近距离爆炸荷载作用下PSRC墩的动力响应及损伤机理。Qu等[17]通过振动台实验，研究两种不同灌浆接头套筒耦合器设计的预制桥墩的抗震性能。Xu等[18]研究了一种使用超高性能混凝土(UHPC)连接预制桥墩和基础的新方法(图2)，将预制墩和基础通过墩的纵向钢筋连接，基础固定在UHPC填充笼中。Zhang等[19]采用准静态试验，考虑嵌入基础的柱子的旋转效应，研究了UHPC填充套筒连接的方式在预制柱-地基连接中具有可靠的抗震性能。Wang等[20]考虑了柱高的影响，研究带灌浆套筒(GS)连接的预制节段桥墩的抗震性能，并提出了关于GS桥墩抗震设计的建议。
混合滑动-摇摆(HSR)桥墩是预制混凝土节段墩，具有无粘结后张、端部摇摆接头和中间滑动接头(图3)。HSR柱是为地震地区的建筑而开发的，具有自定心、耗能和低损坏性。Salehi等[21]进行了组合横向扭转载荷和双轴横向载荷下混合滑动摇摆(HSR)桥柱的抗震性能试验测试，发现双轴侧向载荷比扭转和单轴侧向载荷对HSR柱的破坏更大。Rahmzadeh等[22]利用一系列单向准静态循环试验，研究径厚比、底板和能量消散器及其位置对后张拉摇摆钢桥墩横向循环响应的影响。Jia等[23]对某四跨连续梁桥进行振动台实验，提出了一种改进的分析模型来预测桥梁系统的摇摆行为，研究带有摇摆柱的连续梁桥的地震响应。Jafarkarimi等[24]采用低损伤设计的方法改善现有RC桥墩的抗震性能，并与未改造的参考试样进行对比，研究试样在设计基准地震 (DBE) 和最大考虑地震 (MCE) 事件中的位移需求。结果表明，与参考试样相比，低损伤改造试样具有更好的震后条件，特别是在残余位移和损伤方面。
图2 预制桥墩与基础的连接细节
图3 自复位桥墩示意图
上述研究表明，对于预制拼装桥墩，学者们主要针对其连接方式和荷载类型做出较多研究。关于连接方式，灌浆套筒的研究颇多。关于荷载类型，双轴激励、组合横向扭转荷载以及爆炸荷载都有研究。总的结果表明，预制拼装墩拥有和CIP桥墩相似的抗震性能。预制拼装桥墩抗震性能的深入研究，为加速桥梁施工(ABC)预制构件和连接的抗震设计提供指南。对于自复位桥墩，总体体现了连接构造与耗能构造日益结合的趋势，这可能是预制拼装墩未来的一个发展方向。
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碰撞与接触问题
本文在收集和整理大量与桥梁碰撞、接触问题相关的理论和文献资料的基础上，梳理和总结了其研究方法与机制。2021年内学者的研究主要集中在土-结构相互作用、车-桥耦合和墩-水耦合等方面。
土-结构相互作用一直以来未能得到很好的解决，其研究已持续约60年。2021年针对该领域的研究也非常活跃。Xie等[25]进行振动台试验，研究了桥梁模型在近断层和远场地震波作用下的地震反应和桩土相互作用的影响。结果表明，与远场地震激励相比，近断层地震波显著增加了塔和梁的加速度和位移，并增加了塔底部的曲率和应变，使桥梁模型遭受更严重的伤害。Zhang等[26]研究和比较了土-结构相互作用对三种模型的动力特性、地震反应规律和损伤模式的影响，表明单墩简化模型可以近似模拟曲桥固定墩和相应桩的加速度和位移响应。Chiou等[27]研究在密集沙地上具有扩展基础的桥墩的抗震性能，表明了当最小接触面积比超过30%时，墩底体系整体性能较好；相比之下，当其低于30%时，桥墩的漂移率和基础的旋转急剧增加，影响了系统的稳定性。Cheshmehkaboodi等[28]研究不同地震激励和柔性土壤对隔离桥梁的同时影响，表明对于近断层地震动作用区域，必须考虑土壤效应。陈少林等[29]提出了一套跨峡谷桥梁地震反应分析方法，分析了地形效应和土-结相互作用效应对跨峡谷桥梁地震反应的影响，表明地形效应对墩底剪力、弯矩和轴力有明显影响，对位移的影响要比对剪力、弯矩的影响小；土-结相互作用较大地减小了桥梁地震反应。陈旭等[30]采用非线性p-y 弹簧模型模拟土体与桩基的相互作用，并通过有限元建模研究了土层对基岩地震动的滤波效应及土体非线性对高墩桥梁地震响应的影响，表明若采用合适的地震动输入，在地震动强度较小时，线弹性6弹簧模型能够对高墩的剪力及弯矩响应进行较为精确的估计，但在强震作用下，则会显著高估墩身剪力需求。
在车-桥-地耦合方面，Cui等[31]基于能量分析对车辆与桥梁之间的相互作用机制进行了合理的解释，表明了动态相互作用会影响车辆和桥梁之间的能量分布。Shamsi[32]为了评估车桥相互作用对桥梁在垂直和水平地面运动组合下的地震响应的影响，建立3D连续有限元模型(图4)，结果表明，对于列车与甲板重量比(小于30%)相对较低的传统铁路桥梁，忽略列车可能会导致车-桥-地耦合系统最激烈的响应。Yu等[33]考虑地震运动不确定性，以中国CRTSⅡ轨道系统简支梁和CRH2高速列车为研究对象，建立车桥耦合模型的有限元分析模型，分析不确定地震作用下列车对结构响应的影响机理，表明在地震作用下，列车的存在降低了桥墩和支座的响应，同时增加了轨道结构的响应。雷虎军等[34]基于列车-轨道-桥梁耦合振动理论，建立地震作用下的列车-轨道-桥梁-群桩耦合振动模型，结果表明地震作用下桩土相互作用对桥梁、轨道和列车子系统动力响应的影响横向大于竖向，且对桥梁、轨道子系统动力响应的影响大于列车子系统。
图4 用于对柔性基础上的桥梁进行时间历程分析的3D模型
关于墩-水相互作用的问题，Zhou等[35]通过试验研究冲刷桩群基础的地震破坏机理和震后竖向承载能力，表明前桩更容易受到地震破坏。Zhang等[36]将现有经济损失评估框架与地震后水下修复的效果相结合，利用流固耦合模型估计水动力附加质量，建立桥梁三维非线性数值模型，评估和比较了不同类型的近断层地面运动下桥梁的抗震能力和经济损失。Zhang等[37]采用附加质量法和p-y曲线法分别模拟桩-水相互作用和桩-土相互作用，建立跨海大桥的三维有限元模型，分析了波浪力对结构地震易损性的影响以及全桥模型在远场、近场脉冲和近场非脉冲等不同地震类型下的易损性。Liang等[38]提出了简化的附加质量公式和简化的附加模型(图5)来模拟矩形空心桥墩在水中的地震响应，用于评估矩形空心桥墩在深水中的地震响应，结果表明在大多数地震作用下，水压力对一般桥墩的影响可以忽略不计。王德斌等[39]采用概率地震需求分析方法对不同冲刷环境下陆地和海底地震动作用下的桥墩、支座进行易损性分析，结果表明随着土体局部冲刷深度增加，桥墩破坏概率持续提高，同等强度地震动激励下，桥墩纵桥向破坏概率高于横桥向。
图5 示例桥墩和简化的附加质量模型
碰撞问题也是近年来的一大热点。Jiao等[40]研究相邻梁碰撞对曲线桥地震响应的影响，发现单跨段相邻两个桥墩的割线方向是最不利的地震激励输入角，碰撞经常发生在梁的拐角处，梁与梁之间的碰撞会引起相邻桥梁的大幅平面旋转。Oppong等[41]对两种类型的AASHTO大梁进行数值模拟，以阐明从高强混凝土到超高性能混凝土的过渡如何有助于提高新桥梁和改装桥梁的整体安全性和性能，尤其是在遭受超高碰撞时。
大量的研究表明桥梁接触的相互作用对桥梁的动力特性及地震响应都有较大影响，但不同接触面的相互作用计算模型所得到的计算结果仍存在差异，采用一些简化的接触相互作用计算模型会导致计算误差。因此，要使桥梁结构在各种动载作用下的响应分析结果准确，需要建立精确的桥梁接触模型。强震作用下地面的振动是复杂的多维振动，桥梁结构的碰撞是造成桥梁结构遭受损害的重要原因之一，桥梁的动力特性会在碰撞产生的过程中发生变化，对于桥梁的整体安全会造成极大的损害。基于此，开展对桥梁碰撞问题的研究，分析各相关因素，找出减轻碰撞问题的方法和措施对于提高桥梁工程安全具有重要意义。
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减隔震技术
3.1 减隔震措施
桥梁的抗震措施主要包括减震措施和隔震措施。隔震装置在桥梁上部结构和下部结构之间，不仅支撑上部结构，同时也将下部结构在地震作用下的惯性力传递给下部结构。减震装置主要消耗地震作用时由于激励和惯性力造成的结构动能，可以有效的降低结构的地震响应。减隔震装置能够有效的提高桥梁结构的抗震性能，所以减隔震装置的研究对桥梁抗震有积极意义。
2021年度学者们主要对新型隔震支座、新型结构支承体系、隔震装置的力学性能等方面进行研究。方蓉等[42]提出了一种新型自复位摩擦耗能支座，该支座的自复位和摩擦耗能功能分别由复位弹簧和缠绕索完成，实现了竖向支承构件和纵向功能构件相互独立分离。张秉哲等[43]通过有限元软件模拟摩擦摆支座和球型支座约束，在考虑支座的滑动特性条件下，分析两种支座形式对高墩长联组合梁桥地震响应影响，并对结构损伤进行评价，从而提出合理的支座约束形式。Zheng等[44]提出了一种新型铜铝铍线滑动铅芯橡胶支座(CuAlBe-SLRB)，在滑动LRB中添加超弹性CuAlBe线，能够有效增强滑动铅芯橡胶轴承的重新定心能力，提高在高严寒地区支座的可恢复性能。
Cheng[45]提出了一种适用于近断层(NF)地区的新型形状记忆合金(SMA)电缆约束高阻尼橡胶(SMA-HDR)轴承，该新型支座可以显著减轻地震冲击效应，但是SMA缆索会增加桥墩的最大响应。Maghsoudi-Barmi[46]研究了无粘结SREB在公路桥梁中的抗震性能，综合考虑摩擦系数和老化效应，通过绘制结构的易损性曲线评估无粘结SREB隔离的公路桥梁的地震易损性。Paolo[47]分析了双凹摩擦摆(DCFP)隔震器性能对隔震多跨连续桥面桥抗震性能的影响，通过隔震器类型和桥梁特性之间的参数研究啊，提出无量纲抗震性能评估方法。
Wei [48]发现桥墩高度和弹性支座的力学行为对桥梁的易损性有显著的影响，提出在设计中应考虑结合桥墩高度和弹性支座的最优解来改善隔离公路桥梁的抗震性能。He[49]开发了一种摇摆隔离支承系统，仿真结果表明，在允许支座转动的条件下，桥梁结构的抗震性能显著提高。
减震装置主要包括黏滞阻尼器、橡胶缓冲器、屈曲约束支撑等。学者们在这方面也进行了相应的研究。马安财[50]将全桥各结构振型阻尼引入结构模型中，通过研究阻尼指数和阻尼系数对结构的抗震性能的影响规律，并对阻尼参数进行优化。曹凤华[51]发现采用黏滞流体阻尼器可以有效控制桥梁固定支座剪断后梁体位移。Jian[52]指出和普通粘滞阻尼器相比，在控制相邻桥梁结构之间相对位移方面，调谐惯性阻尼器(TID)系统能够减轻严重地震下相邻桥梁结构之间的潜在碰撞和脱座损伤。Biao [53]对斜拉桥的抗震结构体系和减震装置使用系统易损性法进行了评估，并得到纵向液体粘滞阻尼器和拉索约束器的最优参数。Xu [54]对典型双柱排架高墩桥梁进行建模，并对其在地震反应作用下的响应进行了分析，同时研究了使用屈曲约束支撑(图6)缓解动力需求的效率。Wen[55]采用基于性能的抗震设计(PBSD)程序来设计优化斜拉桥桥面-塔架连接处的减震装置，研究表明：PBSD程序能够有效获得最优设计参数。
3.2 减隔震体系设计方法
学者们在2021年对减隔震体系设计方法的研究，主要集中在新型抗震体系和基于性能的减隔震设计方法两方面。Natalia[56]提出了一种新型预制钢筋混凝土桥梁设计系统，振动台试验结果表明该系统是一个弹性隔震体系，同时具有良好的稳定性。Pang [57]提出了一种以地震风险作为性能指标，适用于近断层地震动作用下公路桥梁SMA约束滑动轴承的优化设计方法。该方法可以显著减少计算量，同时保持优化结果的准确性。李通等[58]将PVDD与铅芯橡胶支座组合成新型隔震体系, 利用LQR控制算法研究阻尼力的输出方案，在上部结构加速度和底层隔震层位移响应同时控制的基础上，提出新体系设计方法和流程。
图6 屈曲约束支撑
2021年，桥梁的减隔震装置和设计方法研究上都有了很大的进步，总体上研究呈现不断深入的特点。在减隔震装置方面，众多新型减隔震装置仍然是以橡胶支座、粘滞阻尼器为基本框架不断开发，通过在材料和构造上的创新，不断增强减隔震装置在不同恶劣环境下的适应性以满足桥梁建设向西部转移的战略背景下大吨位、大变形、高耐候的性能需求，同时在减隔震装置的受力性能，受力路径等细部层面也有学者进行研究。桥梁易损性在减隔震装置研究中也有涉猎，通过各构件包括支座的易损性曲线在来探究桥梁整体的抗震性能退化。在减隔震设计方法方面，新型的设计方法不断创新，结构评估更加以性能为准，装置的参数设计和优化更加准确。结合桥梁的易损性特性，考虑减隔震装置性能退化的减隔震体系设计方法逐渐成为一个研究热点。
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地震响应及抗震评估
随着国家路网系统的不断发展完善，大量的路桥已经处于地震高烈度、近断层或跨断层区域，这对我国的桥梁设计建造提出了新的抗震需求，如何提高桥梁的抗震性能一直都是学者们积极探索的要点。保证桥梁在地震前后的安全和正常使用，对城市和地区的抗震防灾减灾工作和灾区的震后恢复重建工作都具有重要意义。
4.1 桥梁地震响应及易损性分析
桥梁地震响应研究能准确直观的表现出桥梁各关键构件在地震作用下的状态，目前较为成熟的研究方法为振动台试验和有限元数值模拟法。Guo等[59]等设计制造了1:35的大跨度斜拉桥物理模型，并在振动台上进行试验(图7)，比较有无粘滞阻尼器的系统在不同地震动情况下的地震响应，试验结果表明：在近场地震作用下，附加纵向粘滞阻尼器的阻尼效果显著降低。Wang等[60]基于地震作用下主梁水平地震惯性力传递路径建立了简化力学模型，并提出双塔矮重心斜拉桥的定义，制作了两种体系的1:75斜拉桥模型进行振动台实验，结果表明：相比于浮式体系斜拉桥，固定铰体系斜拉桥在一般情况下能减少强震作用下的整体结构破坏。Fayaz等[61]提出一种新的有效算法来模拟基于场地的地面运动，实现了一段时间内的目标地面运动强度测量，该算法不改变地震动的幅度、时域和频域特征，因而可以模拟真实的地面运动。
图7 振动台试验模型
随人工智能技术的发展与应用，桥梁抗震研究中也开始利用计算机神经网络完成更深层次的工作，如戴伦等[62]用桥梁墩顶加速度和位移作为参数，通过训练卷积神经网络(CNN)预测结构在地震作用下的动力反应，研究发现：在结构弹性阶段内，相比于时程分析法，CNN预测法总体上结果十分相近，误差随地震波加速度与结构位移响应的增大而略微增大。Soleimani等[63]使用人工神经网络(ANN)来开发预测概率地震需求模型(PSDMs)，基于ANN的PSDMs改进了需求的中值估计，降低了总预测结果变异，还提出一个可排序的模型，对地震需求进行了无偏预测。Rachedi等[64]提出几种基于人工神经网络的模型，以克服仅用单一地面峰值加速度(PGA)参数来描述地震动特征时不足以描述地震激励过程，也无法表达结构损伤与地面运动之间的复杂关系的缺点。
桥梁各构件材料、钢筋等在性能退化后的抗震性能表现得到进一步研究，已有多位学者提出相应的分析模型。Ren等[65]研究了在钢筋退化和桥墩冲刷影响下，地震中钢筋混凝土梁桥的生命周期生存概率，采用细分构件的方法建立桥梁使用寿命可靠性评估框架，结果表明：与桥墩冲刷相比，退化对桥梁地震易损性的影响更为显著。黄佳梅等[66]采用拉丁超立方抽样方法，考虑钢筋锈蚀参数等多种不确定性因素建立不同服役时期的时变锈蚀模型，其研究发现钢筋的锈蚀程度对桥墩变形能力有较大影响，模型参数的不确定性对抗震需求的均值曲线影响不大。李喜梅等[67]考虑材料性能在各因素下劣化情况，对桥梁结构有限元模型进行服役期内4个时段(25a、50a、75a、100a)的非线性时程分析，得到结论：桥梁结构在服役75a后进入危险期，抗震性能劣化严重。何浩祥等[68]以桥墩底塑性铰损伤情况为优化指标，基于智能差分算法提出桥梁均匀损伤优化设计流程(图8)。
图8 结构优化设计流程图
近断层地震动速度时程通常具有明显的脉冲特征，当受到近断层的地面震动时，桥梁更容易受到严重的破坏，因此近断层桥梁抗震问题也是近年来各学者积极探究的方向。Wan等[69]使用6对具有相同加速度峰值的加速度脉冲和非加速度脉冲的地震波作用于精细化有限元模型，从地震时程响应和最大地震响应均值两个方面进行评估，发现桥梁结构在加速度脉冲地震动作用下更容易受到破坏。Yang等[70]利用实际近断层地震动记录进行非线性响应历史分析，通过改变断层相交角度、断层相交位置、桥墩高度、跨度等，对跨越走滑断层的普通桥梁和隔震桥梁进行了综合参数化研究。
4.2 桥梁抗震体系及评估方法
桥梁抗震体系的更新与优化向来是学者们主要致力的研究方向，管仲国等[71]重点针对大跨度的抗震体系发展现状与未来趋势开展研究，系统总结了大跨度斜拉桥和悬索桥各种纵横向抗震体系的减震机理、优缺点及影响规律等共性问题，指出我国的大跨度桥梁的技术发展和工程应用在中等强度及以下地震条件下的大跨度桥梁抗震体系研究上积累了丰富的成果, 但在近断层和跨断层等极端地震作用下的大跨度桥梁减震机理和减震体系上的研究还很少, 相关的减震理论和设计方法也有待完善。孙武云等[72]根据其建议的山区桥梁抗震评估分析流程提出6种抗震基本体系，采用有限元模型进行全过程非线性时程分析，研究表明：综合考虑构件易损性和系统易损性(图9)，推荐采用高阻尼隔震橡胶支座及双层挡块的抗震设防措施。
图9 不同体系下1#桥墩挡块严重损伤概率
桥梁抗震性能的整体评估方法也在这一年中有了不少研究成果，Darwash等[73]通过静力三维连续体模型确定了座式桥台的加载路径、相关构建对桥梁体系的能力贡献以及在简化模型中应采用的破坏模式，对比研究后发现使用简化模型大大低估了桥梁系统的能力，桥台刚度和强度的提高显著降低了桥梁体系的位移和受力。Feng等[74]通过进行大量非线性动力分析选择出考虑地震激励方向影响的最佳烈度指标，得到不同地震烈度组下桥梁损失随地震入射角的变异性，随后基于多向损失评估结果，评价了组合规则对曲线桥梁抗震性能的适用性。Pang等[75]提出了一种基于统一设计(UD)的高斯过程回归(GPR)方法用于桥梁的快速损伤和易损性评估。Safari等[76]提出了一种基于极限状态函数的桥梁墩身目标可靠度指标计算方法。Wang等[77]提出了一种基于能力的非弹性位移谱的钢筋混凝土桥梁抗震评价方法，该方法不仅可以估计桥梁的最大位移，还可以区分桥梁柱间的损伤指标。Chen等[78]提出了一种基于空间变化的地震动(SVGM)的随机非线性桥梁抗震可靠度评估的新方法，克服了现有可靠度分析方法只能应用于均匀地震激励的缺点。
由此可见，在桥梁地震响应和抗震评估方面，学者们在研究过程中逐渐考虑更多外部不确定的恶劣条件对结构整体的影响，以此来保证桥梁在强震作用下正常工作的能力。此外，人工智能技术在桥梁抗震设计分析中也得到了更为广泛的应用，如直接预测桥梁的地震响应等，相信未来人工智能技术在土木工程中的巨大潜力会得到进一步的发掘。
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热点与展望
系统梳理了2021年桥梁抗震领域的研究进展，按照当前研究的热点将桥梁抗震研究分为，桥墩抗震性能、碰撞与接触、减隔震技术、地震响应和评估四个方面，得出如下结论：
1）对于传统整体浇筑的RC桥墩，研究者们主要通过试验和数值模拟的手段探讨各种因素对其抗震性能的影响；以超高性能混凝土、再生骨料混凝土、纤维增强混凝土等新材料制成桥墩，针对腐蚀、裂缝等局部损伤区域使用纤维增强聚合物、不锈钢和ECC等新材料来对桥墩进行加固是现今桥梁抗震的研究热点；改善预制拼装桥墩的连接方法，使其成为低损伤、自复位的结构构件，总体体现了连接构造与耗能构造日益结合的趋势，这可能是预制拼装墩未来的一个发展方向。
2）桥梁接触的相互作用对桥梁的动力特性及地震响应都有较大影响，对于有限元仿真常常采用一些简化的接触相互作用，会导致计算误差。因此，要使桥梁结构在各种动载作用下的响应分析结果准确，需要建立精确的桥梁接触模型。
3）在减隔震装置方面，众多新型减隔震装置仍然是以橡胶支座、粘滞阻尼器为基本框架不断开发，通过在材料和构造上的创新，不断增强减隔震装置在不同恶劣环境下的适应性；在减隔震设计方法方面，新型的设计方法不断创新，结构评估更加以性能为准；结合桥梁的易损性特性，考虑减隔震装置性能退化的减隔震体系设计方法逐渐成为一个研究热点。
4）人工智能技术在桥梁抗震设计分析中也得到了更为广泛的应用，如直接预测桥梁的地震响应等，未来人工智能技术在土木工程中的巨大潜力会得到进一步的发掘。
作者简介
赵灿晖 ，博士，教授，博士生导师。陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室副主任，抗震工程技术四川省重点实验室主任。长期致力于桥梁抗震、钢-UHPC组合结构方面的研究，主要承担《地震工程学》、《组合结构桥梁》课程的教学工作。主持、主研40余项国家级、省部级及其他科研项目，发表学术论文50余篇，其中被SCI、EI收录论文28篇，获授权国家发明专利6项，参编行业规范2部。
电子邮箱：zch2887@163.con
郑史雄 ，博士，教授，博士生导师，风工程和工业空气动力学专业委员会委员，国际桥梁及结构工程协会成员。先后承担国家级科研项目近10项，省部级项目30多项，国内外重大桥梁工程研究项目60多项，发表论文100多篇，其中SCI论文20篇，EI论文50篇，获得专利7项，参编教材4部。先后两次获得陆氏青年教师奖，以及重庆市交通科学技术奖、中国铁道建筑总公司科学技术奖、四川省教学成果奖、中国铁道学会科学技术奖等各一项，四川省科技进步一等奖两项、三等奖一项，国家科技进步二等奖一项。
电子邮箱：zhengsx@swjtu.edu.cn
贾宏宇 ，副教授，工学博士(后)，硕导，西南交通大学道路桥梁与渡河工程专业教研室主任，中国地震学会基础设施防震减灾青年委员会委员，四川省科技专家库专家。长期从事桥梁结构动力分析、跨断层桥梁倒塌模拟及人工智能方面的研究，主要承担《桥梁工程》、《桥梁抗风与抗震》和《混凝土桥》等教学工作。主持和主研各类科研项目28项；参编教材1部；发表学术论文100余篇；专利及软件著作权6项。
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邓开来 ，博士，副教授，JSPS外国人特别研究员，硕士生导师。长期致力于桥梁结构震灾防治领域内的研究，承担《混凝土结构设计原理》课程的教学工作。获国家科技进步二等奖。主持了国家自然科学基金项目等多个国家级、省部级的科研项目，发表SCI收录期刊论文33篇（第一/通讯作者27篇），EI收录期刊论文12篇（第一/通讯作者6篇），获授权国家发明专利10项，参编行业规程2部。
张锐 ，讲师，工学博士，硕士生导师，四川省海外高层次留学人才，美国土木工程师协会（ASCE）会员，日本土木学会（JSCE）海外会员。研究方向为高性能纤维水泥基复合材料用于桥梁抗震方面的研究。主持国家自然科学基金1项，四川省科技计划项目1项，中央高校创新计划1项，以及横向课题若干，参编地方标准2部，发表学术论文6篇，SCI/EI收录3篇。
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