地震作用下场地—列车—轨道—桥梁系统分析方法研究

发布时间：2017-08-05 20:32

  本文关键词：地震作用下场地—列车—轨道—桥梁系统分析方法研究

  更多相关文章： 高速列车 场地 自由场边界 斜入射 动力响应

【摘要】：地震是威胁高速列车安全运营的主要地质灾害之一,其破坏性大,突发性强,后果极为严重。由于桥梁是高速铁路的重要组成部分,研究桥梁上的高速列车在地震作用下的动力响应尤为重要。针对目前很多研究并没有充分考虑场地作用的不足,提出了包含场地在内的场地—列车—轨道—桥梁耦合系统计算方法,对整体模型进行拆分,实现了包括盆地在内的整个系统的动力响应计算。主要研究工作如下：(1)拆分模型,首先计算场地—桥梁系统在地震作用下的动力响应。通过研究分层场地中地震波的传播规律,得到了模型的边界设置和荷载输入方法。采用ABAQUS有限元软件作为计算平台,编写可以考虑土体非线性的子程序VUMAT和边界作用子程序VUEL,借助高性能计算机,实现了模型验证和求解；(2)将场地—桥梁模型中计算获得的桥墩底部加速度作为外界激励输入列车—轨道—桥梁模型,采用VTBDYNA计算程序,求解列车动力响应。通过以上研究,可以得出如下结论：(1)本文给出的方法可以有效分析位于复杂场地上的列车—轨道—桥梁系统在地震作用下的动力响应,具有较高的实用性；(2)场地表面动力响应与场地本身结构有着很大关系,不同场地在相同地震波作用下表面反应可能相差数倍,这会对位于场地上的结构产生不同的影响；(3)相比于垂直入射,在斜入射地震波作用下,场地交界面处桥梁上列车的动力响应更大,本文算例中最高达到75%,需要予以重视。本文研究成果可以为后续研究场地、地震参数对列车安全运营的影响提供理论和方法,对高速列车地震预警有着积极的意义。
【关键词】：高速列车 场地 自由场边界 斜入射 动力响应
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U442.55;U211.3
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-11
• 第1章. 绪论11-23
• 1.1 研究背景和研究现状11-20
• 1.1.1 场地分析的解析方法11-13
• 1.1.2 场地分析的数值方法13-17
• 1.1.3 土体材料本构17-18
• 1.1.4 列车—轨道—桥梁动力学模型18-20
• 1.2 研究内容和方法20-23
• 第2章. 地震作用下的模型边界设置方法23-33
• 2.1 P波和SV波在二维分层介质中的传播23-25
• 2.2 二维解在三维坐标系的推广25-27
• 2.3 三维分层弹性介质任意点的运动27-29
• 2.4 地震作用的等效荷载计算29-31
• 2.5 平面SH波在分层介质中的传播31-33
• 第3章. 基于ABAQUS计算模型的建立和求解33-43
• 3.1 模型建立方法33-34
• 3.1.1 模型划分和基本信息33-34
• 3.1.2 并行计算及主要问题34
• 3.2 土体本构选取34-35
• 3.3 重力对计算的影响及解决办法35-37
• 3.4 等效荷载和阻尼器的设置方式37-42
• 3.4.1 用户自定义单元面积的确定38-40
• 3.4.2 ABAQUS用户子程序VUEL编写40-42
• 3.5 车辆—桥梁系统计算程序42-43
• 第4章. 场地—列车—轨道—桥梁系统计算分析43-69
• 4.1 模型几何尺寸和材料参数选取43-48
• 4.1.1 列车、轨道、桥梁参数43-44
• 4.1.2 场地参数44-47
• 4.1.3 地震参数47-48
• 4.2 垂直入射时场地、桥梁动力反应48-61
• 4.2.1 场地非线性对A点动力响应的影响49-51
• 4.2.2 场地尺寸取值对模型反应的影响51-55
• 4.2.3 桥墩加速度动力响应55-58
• 4.2.4 地震频谱分布对场地动力响应的影响58-61
• 4.3 地震波垂直入射时的列车动力响应61-63
• 4.4 地震波斜入射时的列车动力响应63-69
• 结论与展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-77
• 攻读硕士学位期间发表论文及科研成果77

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