列车脱轨撞击下盾构隧道管片衬砌开裂与接头螺栓动力响应特性研究

晏启祥，李彬嘉，李　彬，徐亚军，耿　萍

(1.西南交通大学 交通隧道工程教育部重点实验室，四川 成都　610031；2.西南交通大学 土木工程学院，四川 成都　610031；3.铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津　300000)

盾构隧道为装配式管片衬砌结构，管片主要靠螺栓等接头构件连接，一旦隧道内发生列车脱轨撞击隧道事故，在列车撞击荷载的作用下，盾构隧道管片衬砌会出现损伤和开裂，并可能出现螺栓断裂失效、接缝板破坏、衬砌环垮塌等重大安全事故。有鉴于此，为了掌握盾构隧道在列车撞击荷载作用下的破坏机理，给盾构隧道设计工作者提供防撞设计理论依据，保证盾构隧道的运营安全，急需对列车撞击荷载作用下盾构隧道管片衬砌的开裂破坏过程以及接头螺栓的动力响应特性进行研究。

目前，国内外针对列车脱轨撞击问题研究的主要目的是为列车的耐撞性和吸能设计提供依据。JEONG-Seo Koo等[1]对韩国高速列车开展了列车耐撞性优化设计；房加志等[2]利用有限元法研究了高速列车铝合金材料的耐撞性；David Tyrell等[3]模拟了列车与列车的撞击实验，对列车吸能部件的效能进行了测试；姚松等[4]研究了薄壁结构车辆吸能部件的碰撞特性，为列车的吸能设计提供参考。对于列车撞击荷载作用下被撞结构方面，向俊等[5]通过对高速铁路在无砟轨道桥梁上脱轨的全过程进行数值模拟，开展了防撞结构设计；晏启祥等[6-9]通过建立三维列车撞击有限元模型，获得了不同列车编组、不同撞击速度和撞击角度下列车的近似撞击力荷载时程曲线，分别研究了列车撞击力最大值和撞击时间与列车撞击速度及角度的关系；……