列車撞擊荷載作用下高鐵站房框架結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)及破壞機(jī)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(shè)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(nèi)部。如果列車脫軌撞擊高架站房結(jié)構(gòu)，將有可能導(dǎo)致站房結(jié)構(gòu)受損，甚至發(fā)生倒塌事故，產(chǎn)生巨大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)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(jié)構(gòu)的研究還很缺乏。因此，本文以列車脫軌撞擊站房結(jié)構(gòu)為背景，基于LS-DYNA軟件研究了列

2、車撞擊站房框架結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)以及破壞模式、機(jī)理。本論文的主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)選取典型高架站房框架結(jié)構(gòu)，建立列車、站房結(jié)構(gòu)簡化有限元模型，分析了列車不同速度撞擊框架結(jié)構(gòu)角柱、邊柱、中柱時(shí)的動力響應(yīng)。分析表明，列車以相同速度撞擊不同位置的框架柱時(shí)，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(shí)間越早，撞擊力峰值與撞擊速度線性相關(guān);列車撞擊站房結(jié)構(gòu)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(gòu)件。

3、　　(2)總結(jié)了撞擊作用下框架結(jié)構(gòu)的破壞模式。不同速度撞擊作用下，框架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)柱在碰撞區(qū)域以及柱頂節(jié)點(diǎn)的損傷，其主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)柱局部彎剪失效或彎曲變形，柱項(xiàng)節(jié)點(diǎn)周圍產(chǎn)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(diǎn)傳遞到上部結(jié)構(gòu)的力引起的結(jié)構(gòu)變形和位移;包括撞擊引起的結(jié)構(gòu)平動位移、受撞柱失效引起的豎向倒塌變形等。
　　(3)提取結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析

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