脫軌列車撞擊站房結(jié)構(gòu)的非線性響應及連續(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，不僅會造成大量的人員傷亡及鐵路運營癱瘓，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)外對于列車脫軌問題研究的重點放在如何防止和監(jiān)測列車脫軌，對于脫軌后列車的運行姿態(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，對列車脫軌后運行姿態(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)破壞機理等幾個方面進行了研究和分析。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、列車車體、軌道和地面的精細化非線性有限元模型，對列車脫軌后運行姿態(tài)進行了模擬，分析了關(guān)鍵影響因素，并重點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30根不同類型的站房結(jié)構(gòu)柱進行了抗沖擊試驗研究，試驗結(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。對于新型截面復合柱而言，實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合柱抗沖擊性能都強于 RC柱，而且在有限的截面尺寸范圍內(nèi)，相同壁厚的新型復

4、合柱要比純鋼管混凝土柱的抗沖擊性能強。
　?。?）基于抗沖擊試驗結(jié)果，采用三種通用非線性有限元軟件 MSC.Marc、ABAQUS和Ansys/LS-DYNA對撞擊試驗進行了模擬，對比了有限元模擬的計算結(jié)果，對不同類型柱子建議了最為合適的分析軟件。
　?。?）針對典型大型鐵路客站結(jié)構(gòu)，應用非線性動力拆除構(gòu)件法對其進行抗連續(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)會發(fā)生連續(xù)倒塌，其倒塌模式為豎向連續(xù)