城市轨道交通桥梁及列车的地震安全性分析

发布时间：2020-03-20 09:34

【摘要】：二十一世纪初的这二十年,中国经历了经济上的腾飞,国内的城市化进程也在如火如荼地进行着,城市人口与日俱增,这就导致城市交通拥堵问题日益凸显,大力发展城市轨道交通,形成立体网络、缓解地面拥堵、丰富人民出行选择成了必然,其中线路占比较大的高架段使得车-线-桥系统相关研究成为了一个具有重要意义的课题。经过总结学习既有研究成果,对地震作用下的列车-轨道-桥梁系统的空间动力相互作用问题展开研究,分析得到了地震作用下系统的动力响应规律,对桥梁结构及列车的地震安全性做出评价,为城市轨道交通桥梁的抗震设计提供数据支撑,为维护其运营安全的措施设计提供参考。本文的主要工作内容如下:(1)系统地介绍了城市轨道交通百年间的发展历程,整理了轨道交通相关研究的背景,总结了国内外的轨道交通桥梁相关研究资料及既有震害资料,分析了车-线-桥系统主要震害情况,阐述了轨道交通系统高架结构动力响应及列车运行安全性问题的重要意义。(2)整理分析了新颁布实施的《城市轨道交通结构抗震设计规范》中的抗震设防相关要求,并与原有规范相关参数进行了对比;介绍了国内外桥上轨道列车的安全性和平稳性的分析方法与指标,参考我国既有规范,从中选取适合本文地震作用下的车-线-桥系统动力响应指标的限值,用以评价桥梁结构的动力响应安全性,计算分析得到结构破坏时支座与墩顶节点所受等效水平力,用以评价各种设计工况下结构的安全储备情况。(3)给出了车-线-桥系统主要组成部分的结构动力学理论模型,使用有限元软件ABAQUS建立了桥梁-列车系统有限元模型;根据场地条件选择多条实际地震动记录,处理后作为各种工况下数值模拟分析的地震作用输入;采用美国轨道六级谱作为本文模型的轨道不平顺激励,通过编写MATLAB程序处理得到轨道不平顺模拟样本,以附加到轨道模型钢轨起始坐标的方式实现轨道不平顺状态的模拟。(4)考虑到不同规范设计参数的区别及地震烈度、行车速度、轨道不平顺等级等因素的影响,设计了多种针对性分析工况,并对所建立的桥梁-列车系统模型进行的各种工况下的地震安全性分析,给出了桥梁在地震与列车共同作用下的动力响应情况并分析了桥梁结构可能出现的破坏状态;给出了列车与桥梁受不同影响因素作用的响应情况,对桥梁-列车系统的地震安全性做出了分析,得到了具有参考价值的相关结论。
【图文】：

图1.2-1伦敦地下铁路施工Fig.1.2-1 Constructing of the London Subway着经济建设的脚步加快，中国经历了经济上的腾飞，国内的城市如荼地进行着，城市人口与日俱增，这就导致城市交通相关问题日方论证，调整城市运输系统结构，建立以轨道交通为主的城市公‘上、中、下’的立体系统，不仅是我国各大城市市内交通的是世界各国城市交通建设者的不二选择。中国的大中型城市都’思想指导下，为建立城市公共交通立体系统而日夜兼程。不得事关民生基础，人民的生活起居离不开出行这一活动，合理、高堵问题对一座城市的经济发展有着不容忽视的影响。轨道交通的选型，结构设计、施工，再到最后贯通、投入运营，整套流程涵部门、制造业以及服务管理业等多个领域，可以说，适合国情的展战略，其意义是极其重大的。

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30条线路的轨道交通立体网络（图1.2-3），线路总长约1200公里；截至2018年底，长春市共有3条轨道交通线路处于在建状态，包括2号线西延段，三号线东延段，9号线，以及环线9号线，，线路总长度近60公里。市政部门规划在未来的5五年内，长春市轨道交通系统将形成有10条线路组成的立体网络
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U442.55;U270.1

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