内爆作用下城市地铁口部冲击波传播规律研究

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1、分类号TU3•士韋達说大令学号1108140212018LE«L«€ERINGANDAROIITECTURE-学位论文内爆作用下城市地铁口部冲击波传播规律研究StudyonPropagationofShockWaveatUrbanSubwayEntrancesunderInternalBlastLoading王何佳指导教师姓名廖维张副教授北京建筑大学申请学位级别工学硕士学位类别学术硕士专业名称结构工程年级2012论文答辩时间2015年6月学位授予单位和日期北京建筑大学2015年7月答辩委员会主席穆静波教授论文评阅人赵

2、密教授侯敬峰副教授北京建筑大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含本人或他人为获得北京建筑大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研宄所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签字：上日期年6月巧日北京建筑大学硕士学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关

3、学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于北京建筑大学，允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文纸质版和电子版，可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。校外导师签名：年月日摘要摘要作为当今城市交通的组成部分，地下工程的作用举足轻重，它不但缓解了地上的交通压力，也部分承担着过街通道的功能。但与此同时，开放性的特点也让诸如地铁、城市隧道等地下工程设施频繁成为恐怖分子的

4、袭击目标，大城市中地铁人流密度较高，一旦发生恐怖爆炸势必造成不堪设想的严重后果，潜在经济损失和社会危害巨大。针对这一问题，现有研究多集中于隧道内、地铁车厢和地铁站内爆炸冲击波的传播规律，专门针对隧道和地铁口部的研究相对缺失，但口部位置作为通往安检的设置点和人流的集散处又是反恐工作的重中之重。有鉴于此，本文利用ANSYS/LS-DYNA三维有限元仿真软件模拟了18个不同条件的城市地铁口部模型，分别建立了同面转折与异面转折模型，并通过与经验公式的对比，验证本文方法的正确性和可行性。通过对斜坡角度、炸药当量以及炸点位置的参

5、数对比，得到了冲击波在城市地铁口部的若干传播规律。研究的结果显示：对于同面转折模型，斜道坡度越小，传至直道（地铁中通往检票大厅）的超压越大，斜道对冲击波的削弱作用随着坡度的增加而加大；在直道与斜道的转角处主要是底面与侧壁的反射对平直段流场起作用；同时，斜坡角度使冲击波在传播初期分别形成固定形状的冲击波阵面，在传播后期产生复杂马赫反射现象，直道底部靠近端部段1/3处以及斜道底部靠近端部段1/3处，第二、三波峰不断涌现。对于异面转折模型，斜坡角度对直道内的冲击波产生反射叠加。斜坡角度越小，隧道内冲击波超压峰值出现时间越早

6、，斜坡角度对冲击波波速具有减缓作用，且在较大角度斜坡模型中时间分化趋势更明显；同时，L型异面转角也对冲击波产生相同的作用，衰减系数约为0.6。隧道口部内超压强度会随斜坡角度的增加而减弱，同时斜坡角度对异面转折隧道口部冲击波产生消耗；当量增加，冲击波由斜道传至直道会发生不规则反射。最后，基于仿真结果本文提出了城市地铁口部防爆设计的参考，并对结构在爆炸冲击波作用下的波峰反复出现的区域提出了加固建议。关键词：爆炸冲击波；地铁口部；传播规律；数值模拟IAbstractAbstractAsapartofthemodernurb

7、antraffic,theundergroundconstructionplaysadecisiverole.Itnotonlyalleviatesthetrafficpressureofground,butalsobearsthefunctionofcrossingpartly.Atthesametime,thecharacteristicofopennessalsomakestheundergroundengineeringofcityfacilitiesbecomeatargetofterroristattac

8、ks,suchassubwayandurbentunnels.Inthesubwayofbigcities,thecrowdhasahigherdensity.Oncetheterroristexplosionhappened,itwouldcauseseriousconsequenceswhichcouldbeunbearabletocont