列車撞擊荷載作用下高鐵站房框架結構的動態(tài)響應及破壞機理研究.pdf

1、近年來，我國高速鐵路快速發(fā)展，高鐵站房作為高速鐵路的重要組成部分，也迎來了前所未有的建設高潮。被喻為“城市大門”的現(xiàn)代大型高鐵站房，大多采用線上式，列車穿行建筑內部。如果列車脫軌撞擊高架站房結構，將有可能導致站房結構受損，甚至發(fā)生倒塌事故，產生巨大人員傷亡和財產損失。由于高架站房是近十年隨著我高速鐵路快速發(fā)展才大量興建起來的，而目前針對列車撞擊站房結構的研究還很缺乏。因此，本文以列車脫軌撞擊站房結構為背景，基于LS-DYNA軟件研究了列

2、車撞擊站房框架結構動力響應以及破壞模式、機理。本論文的主要研究內容及成果如下:
　　(1)選取典型高架站房框架結構，建立列車、站房結構簡化有限元模型，分析了列車不同速度撞擊框架結構角柱、邊柱、中柱時的動力響應。分析表明，列車以相同速度撞擊不同位置的框架柱時，其柱損壞過程基本相同;撞擊速度越大，撞擊力峰值出現(xiàn)的時間越早，撞擊力峰值與撞擊速度線性相關;列車撞擊站房結構柱過程中，其撞擊影響具有局部性，主要集中在被撞柱和相鄰構件。

3、　　(2)總結了撞擊作用下框架結構的破壞模式。不同速度撞擊作用下，框架結構主要表現(xiàn)兩種破壞模式:局部破壞和整體變形損傷。局部破壞:由于列車沖擊作用引起的結構柱在碰撞區(qū)域以及柱頂節(jié)點的損傷，其主要體現(xiàn)在結構柱局部彎剪失效或彎曲變形，柱項節(jié)點周圍產生塑性變形。整體變形損傷:列車在碰撞過程中由受撞柱通過柱頂節(jié)點傳遞到上部結構的力引起的結構變形和位移;包括撞擊引起的結構平動位移、受撞柱失效引起的豎向倒塌變形等。
　　(3)提取結構內力分析

4、了碰撞荷載作用下結構抗力機制。分析表明，列車撞擊站房柱時，在初始小變形階段，結構柱存在明顯拱效應機制，且柱頂軸向約束越強，柱軸壓力越大，拱效應越明顯;在大變形階段靠懸鏈線機制提供抗力;柱頂傳遞給上部結構的力主要通過平行于沖擊方向與之相鄰的梁產生軸壓力來分擔。
　　(4)提出了一種評價框架結構抗沖擊性能的方法和流程。針對局部破壞特點，建議采用柱截面相對失效面積為指標的快速評價方法;對整體位移變形，建議采用層間位移角來評估結構的損傷;