脫軌列車撞擊站房結(jié)構(gòu)的非線性響應(yīng)及連續(xù)倒塌研究.pdf

1、我國高速鐵路建設(shè)在最近幾年內(nèi)取得了快速發(fā)展。為與之配套，在中心城市新建了很多的大型鐵路站房結(jié)構(gòu)。但是，對(duì)于大型鐵路站房結(jié)構(gòu)而言，由于列車軌道橫穿建筑內(nèi)部，軌道與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的橫向距離很近，一旦發(fā)生列車脫軌事故，不僅會(huì)造成大量的人員傷亡及鐵路運(yùn)營癱瘓，更有可能引起大型鐵路站房結(jié)構(gòu)的連續(xù)倒塌。然而，現(xiàn)階段國內(nèi)外對(duì)于列車脫軌問題研究的重點(diǎn)放在如何防止和監(jiān)測(cè)列車脫軌，對(duì)于脫軌后列車的運(yùn)行姿態(tài)以及脫軌列車撞擊站房結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究很少。因此，本文主要圍繞

2、脫軌列車撞擊站房結(jié)構(gòu)安全性分析展開，對(duì)列車脫軌后運(yùn)行姿態(tài)、站房柱的抗沖擊性能、大型鐵路站房結(jié)構(gòu)抗連續(xù)倒塌性能和脫軌列車正面撞擊站房結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理等幾個(gè)方面進(jìn)行了研究和分析。具體工作如下：
　?。?）根據(jù)相關(guān)資料，分析可能的脫軌原因。建立列車輪對(duì)、列車車體、軌道和地面的精細(xì)化非線性有限元模型，對(duì)列車脫軌后運(yùn)行姿態(tài)進(jìn)行了模擬，分析了關(guān)鍵影響因素，并重點(diǎn)討論了脫軌列車在不同的列車與地面間摩擦系數(shù)下的運(yùn)行軌跡?；诜治鼋Y(jié)果，結(jié)合歐洲規(guī)范EN

3、1991-1-7的規(guī)定，建議了鐵路兩側(cè)可能受到脫軌列車撞擊的建筑物距離和撞擊速度。
　　（2）對(duì)30根不同類型的站房結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行了抗沖擊試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明外包鋼管加固RC柱可顯著提高RC柱的抗沖擊性能。對(duì)于新型截面復(fù)合柱而言，實(shí)心夾層鋼管混凝土柱的抗沖擊性能最好，中空夾層鋼管混凝土柱抗沖擊性能略差，雙插H型鋼鋼管混凝土柱抗沖擊性能最差。但這三種截面形式的復(fù)合柱抗沖擊性能都強(qiáng)于 RC柱，而且在有限的截面尺寸范圍內(nèi)，相同壁厚的新型復(fù)

4、合柱要比純鋼管混凝土柱的抗沖擊性能強(qiáng)。
　　（3）基于抗沖擊試驗(yàn)結(jié)果，采用三種通用非線性有限元軟件 MSC.Marc、ABAQUS和Ansys/LS-DYNA對(duì)撞擊試驗(yàn)進(jìn)行了模擬，對(duì)比了有限元模擬的計(jì)算結(jié)果，對(duì)不同類型柱子建議了最為合適的分析軟件。
　　（4）針對(duì)典型大型鐵路客站結(jié)構(gòu)，應(yīng)用非線性動(dòng)力拆除構(gòu)件法對(duì)其進(jìn)行抗連續(xù)倒塌性能分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)軌道旁角部區(qū)域的三根站房柱發(fā)生破壞后，站房結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生連續(xù)倒塌，其倒塌模式為豎向連續(xù)