地震作用下场地—列车—轨道—桥梁系统分析方法研究

作     者：余鹏程 

作者单位：西南交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵兴权

授予年度：2016年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：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。