原文传递
多点爆炸下地铁隧道衬砌结构动力响应及损伤研究
| 论文题名： | 多点爆炸下地铁隧道衬砌结构动力响应及损伤研究 |
| 关键词： | 地铁隧道;衬砌结构;多点爆炸;动力响应;损伤特性 |
| 摘要： | 随着轨道交通系统的飞速发展，地铁以其便捷、低扰、高效等特点成为城市交通的“生命线”。地铁给人们带来交通便利的同时，也因人员流动量大、空间相对密闭而存在一定安全隐患，一旦遭遇意外爆炸事故，爆炸所产生的冲击荷载会引起衬砌结构的剧烈振动并出现损伤破坏，严重时还会造成人员伤亡和财产损失。因此，地铁隧道衬砌结构的抗爆性研究具有重要意义。本文运用LS-DYNA软件，基于非线性有限元技术，系统研究了多点爆炸冲击波的传播过程与衰减规律，以及衬砌结构在多点爆炸荷载作用下的动力响应与损伤特性，主要研究工作如下： （1）建立多点同步封闭爆炸的数值模型，研究多点爆炸冲击波在无限土介质中的传播特性，通过分析冲击波峰值压力与起爆点数的关系，发现当冲击波竖向传播距离与炸药总量立方根的比值大于1.391m/kg1/3时，相同位置的冲击波峰值压力与起爆点数成反比。 （2）基于已得的爆炸冲击波峰值压力和起爆点数的关系，建立地铁隧道外两点和三点同步封闭爆炸数值模型，并将炸药垂直地铁隧道行进方向对称布置，分析地铁隧道衬砌结构的动力响应规律。结果表明：多点爆炸荷载作用下，爆心所在横截面为衬砌结构最不利断面，两点起爆时衬砌最不利断面的位移、速度、应力分别较三点起爆时提高1.0%、7.8%、10.2%，位移最大值和速度最大值均出现在拱顶，应力最大值均出现在拱底，且隧道位移均以竖向位移为主。 （3）针对地铁隧道衬砌结构的最不利断面进行研究。选取不同炸点间距、炸药量、隧道埋深以及截面形状的地铁隧道模型作为研究对象，分析多点同步封闭爆炸荷载作用下衬砌最不利断面的动力响应差异，得出：当炸点间距增加时，拱底应力峰值增幅为8.9%左右；当炸药量增加时，拱底应力峰值增幅在25.9%左右；当隧道埋深增加时，拱底应力峰值增幅在11.5%左右；当隧道截面形状从圆形变为矩形时，衬砌底部的应力峰值增幅为41.6%左右，衬砌底部混凝土易出现受拉破坏。相比于炸点间距、装药量和隧道埋深三个因素，炸药当量是拱底应力最敏感的变量。 （4）研究多点爆炸荷载作用下衬砌结构的损伤特性。通过分析衬砌结构破坏过程的应力云图，发现衬砌损伤依次呈现出了轻微裂缝、局部裂缝、贯穿裂缝模式；增加衬砌结构厚度以及合理选择衬砌砼强度可以达到较好的抗爆效果。 |
| 作者： | 刘家绮 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 赵敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
