Abstract The unequal-height pier configurations commonly exist in bridge engineering for the adaptation of the varying topography. However, this makes the stiffness of unequal-height piers fluctuating due to the pier's height difference. As piers are the main seismic-resisting components under earthquakes, the irregular stiffness distribution induced by unequal-height pier configurations are unfavorable to the seismic performance of bridge structures. Especially, the high-speed railway (HSR) bridges, which are designed to satisfy strict requirements of structural stability, integrity and smoothness allowing for high velocity, high comfort, high security, are more likely to be adversely affected by the unequal-height pier configuration. Additionally, previous study showed that the track structure that built on the HSR bridge girders is prone to be seismically damaged. Based on this, this paper studies the influence of the unequal-height pier configurations on the seismic displacement responses of HSR bridge-track system, and investigates the damage mechanism. The seismic performance of HSR bridges with different pier configurations are also evaluated from the perspective of probability. Piers with 8 m, 16 m and 24 m are utilized to constitute the symmetric and asymmetric layouts of equal-height and unequal-height pier configurations. Six numerical models of bridge-track system (BTS) are established based on the test data and previous researches. The analysis on seismic responses of six BTS models shows that seismic displacement responses of moveable bearings, sliding layer and shear alveolar rises with the increase of adjacent pier's height difference; It is found that unequal-height piers are more likely to produce large nonuniform displacement responses, which further causes larger displacement responses of components above piers. The moveable bearings are the least fragile in the equal-height pier configuration. However, the sliding layer and the shear alveolar are the most vulnerable with considerable displacement responses in the layout of 8 m and 24 m piers, and become less fragile in the unequal-height pier configuration of 8 m and 16 m piers. In terms of structural safety, the equal-height pier configuration has the least adverse influence on the seismic performance of HSR bridges.

中文翻译：

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考虑不等高桥墩配置的高速铁路桥轨系统地震响应

摘要 桥梁工程中普遍存在不等高桥墩配置，以适应多变的地形。然而，这使得不等高墩的刚度因墩高差而波动。由于桥墩是地震作用下的主要抗震构件，不等高桥墩配置引起的不规则刚度分布不利于桥梁结构的抗震性能。特别是高速铁路（HSR）桥梁，其设计满足结构稳定性、完整性和平滑性的严格要求，允许高速度、高舒适度、高安全性，更容易受到不等高桥墩的不利影响。配置。此外，之前的研究表明，高铁桥梁上的轨道结构容易受到地震破坏。在此基础上，本文研究了不等高桥墩配置对高铁桥轨系统地震位移响应的影响，并探讨了其损伤机理。还从概率的角度对不同桥墩配置的高铁桥梁的抗震性能进行了评价。利用8m、16m、24m的桥墩构成等高和不等高桥墩配置的对称和非对称布局。基于试验数据和前人研究，建立了6个桥轨系统（BTS）数值模型。六个 BTS 模型的地震响应分析表明，活动轴承的地震位移响应，滑动层和剪切槽随着相邻墩高差的增加而上升；发现不等高的桥墩更容易产生较大的非均匀位移响应，进而导致桥墩上方构件的位移响应更大。在等高桥墩配置中，可移动轴承是最不脆弱的。然而，在 8 m 和 24 m 桥墩的布局中，滑动层和剪切槽是最脆弱的，具有相当大的位移响应，并且在 8 m 和 16 m 桥墩的不等高桥墩配置中变得不那么脆弱。在结构安全方面，等高桥墩配置对高铁桥梁抗震性能的不利影响最小。发现不等高的桥墩更容易产生较大的非均匀位移响应，进而导致桥墩上方构件的位移响应更大。在等高桥墩配置中，可移动轴承是最不脆弱的。然而，在 8 m 和 24 m 桥墩的布局中，滑动层和剪切槽是最脆弱的，位移响应相当大，而在 8 m 和 16 m 桥墩的不等高桥墩配置中变得不那么脆弱。在结构安全方面，等高桥墩配置对高铁桥梁抗震性能的不利影响最小。发现不等高的桥墩更容易产生较大的非均匀位移响应，进而导致桥墩上方构件的位移响应更大。在等高桥墩配置中，可移动轴承是最不脆弱的。然而，在 8 m 和 24 m 桥墩的布局中，滑动层和剪切槽是最脆弱的，具有相当大的位移响应，并且在 8 m 和 16 m 桥墩的不等高桥墩配置中变得不那么脆弱。在结构安全方面，等高桥墩配置对高铁桥梁抗震性能的不利影响最小。在等高桥墩配置中，可移动轴承是最不脆弱的。然而，在 8 m 和 24 m 桥墩的布局中，滑动层和剪切槽是最脆弱的，位移响应相当大，而在 8 m 和 16 m 桥墩的不等高桥墩配置中变得不那么脆弱。在结构安全方面，等高桥墩配置对高铁桥梁抗震性能的不利影响最小。在等高桥墩配置中，可移动轴承是最不脆弱的。然而，在 8 m 和 24 m 桥墩的布局中，滑动层和剪切槽是最脆弱的，位移响应相当大，而在 8 m 和 16 m 桥墩的不等高桥墩配置中变得不那么脆弱。在结构安全方面，等高桥墩配置对高铁桥梁抗震性能的不利影响最小。