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余震下车—桥系统震后行车安全阈值研究

余震下车—桥系统震后行车安全阈值研究

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作者：谭锦程中南大学

学位级别：硕士

中国高速铁路网络建设已逐步拓展到山区断裂带和高烈度地震带,高速铁路桥梁受地震破坏的概率大幅度增加。铁路运输作为重要的生命线,在抗震救灾中发以及灾后重建中挥着极其重要的作用。另外,若是作为交通枢纽的重要铁路线路瘫痪,会造成... 详细信息

中国高速铁路网络建设已逐步拓展到山区断裂带和高烈度地震带,高速铁路桥梁受地震破坏的概率大幅度增加。铁路运输作为重要的生命线,在抗震救灾中发以及灾后重建中挥着极其重要的作用。另外,若是作为交通枢纽的重要铁路线路瘫痪,会造成大面积列车停运,给人们的财产甚至生命造成危害,因此本文对震后行车安全进行分析,以确保桥梁具有一定的震后通行能力。主震之后,桥梁轨道结构会发生不同程度的变形即震致轨道不平顺,并且在震源附近的余震可能会发生多次,所有,即使主震已经过去,当列车通过地震区域时,仍然要充分考虑发生余震的可能性。因此,为保障列车的震后行车安全,本文对余震与震致轨道不平顺作用下的震后行车轨面响应安全指标阈值进行计算,从概率的角度震后行车安全进行分析,主要研究内容与结论如下:(1)建立列车-桥梁振动系统数值模型,并进行了基于光纤检测的桥上行车振动台试验,验证了数值模型的准确性。为后文研究进一步提供基础,同时可以通过试验进一步加深对列车-桥梁系统的理解,并为通过光纤监测的方法来对震时行车进行监测提供一定的思路。(2)分别用Karhunen-Loeve展开、三角级数法生成震致轨道不平顺样本,并验证两种方法的准确性与准确性,结果表明使用两种方法生成不平顺样本都有着很好的效果。将震致轨道不平顺输入系统进行余震下列车响应确定性分析,结果表明即使在余震作用下,震致轨道不平顺对列车响应与行车安全仍有着较大的影响;对桥梁的响应进行分析,结果表明在余震作用下,桥梁响应对震致轨道不平顺并不敏感。(3)采用一种能够综合考虑多种随机源(包含正态、非正态随机源)的随机计算方法与Nataf变换结合,对系统对于各随机源的敏感度进行分析,分析震中距变化对系统敏感度的影响。结果表明,在震中距较大时,列车随机响应对轨道不平顺随机,车体质量随机具有一定的敏感度,其敏感程度随着震中距的减少而减小,相应的,系统对于余震强度的随机性的敏感度会随着震中距的减小而增加。同时,桥梁响应并不随着震中距的变化发生明显的改变,仅考虑余震强度随机与桥梁密度随机就能有较好的计算结果。(4)通过计算各轨面响应指标的变异系数,挑选Housner烈度(HI指标)作为震后行车安全判定的轨面响应指标,对余震与震致轨道不平顺作用下的震后行车安全阈值进行随机分析,计算了轨面响应指标的安全限值,推导了一种利用点估计法(pem)计算系统随机响应,利用概率矩展开逼近方法(mea)计算概率密度函数从而计算响应概率上下限的方法(pem-mea),验证了其准确性,并对该方法的使用进行了简单的算例分析。图62幅,表12个,参考文献127篇

关键词：列车-桥梁系统震后行车安全阈值余震震致轨道不平顺 pem-mea 随机性分析敏感度

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