地铁车站内爆炸荷载作用下毁伤效应及防护技术研究

As an important traffic systerm, subway is one of main terrorist attack goals. The research key point is the subway station damage and protection technology, when it subjected to terrorist bombing. Theoretical analysis and numerical calculation is main research method, with the explosion tests. We will simulate blast propagation inside subway station by a numerical model. The results let us know how the station structure influences the blast propagation.A simplified formula will be suggest to calculate the blast. Based on the collected injured criteria, we should evaluate the casualties in the subway station. SHPB tests can ananlyse concrete mechanical performance subjected to high speed impact.Multi-scale mixed elements substructure research method is our key content to analyse subway station dynamic response. We will use the substructure method to analyse the subway station dynamic response and damage, subjected to blast at different dynamite equivalents. Based with the results, we suggest a efficient method meet the engineering needs. We will also give structure design suggest against internal blast laoding. The research is significant about subway station against terrorist attacks.

地铁作为重要交通工具，是恐怖爆炸袭击的主要目标之一。本项目以地铁车站结构为研究重点，采用理论分析、试验研究和数值计算相结合方法，对典型地铁车站内爆炸荷载作用下的毁伤效应和防护技术进行深入研究。研究典型地铁车站内爆炸冲击波传播及分布规律，建立冲击波简化计算公式；在冲击波的传播规律研究基础上，结合人员伤亡评价标准，对地铁内爆炸人员伤亡效应进行评估；通过多组SHPB试验，研究普通混凝土材料在高速冲击下的力学性能；重点研究基于多尺度混合单元有限元思想，建立地铁车站结构内爆炸动力分析模型，发展适合地下结构内爆炸分析的高效分析方法，揭示不同当量爆炸荷载作用下结构的破坏机理及倒塌机制；提出地铁车站结构的抗爆设计和抗爆加固设计的合理化建议。

地铁作为城市的重要交通设施，具有开放性、群体性等特点，是恐怖爆炸袭击的重点对象之一，国外已发生多起针对地铁的恐怖爆炸袭击事件，造成了大量人员伤亡及恶劣的社会影响。本项目以地铁车站内爆炸荷载作用下的毁伤效应及防护技术研究为背景，对典型地铁车站内部不同炸药当量作用下的爆炸冲击波的传播规律进行了研究，给出了不同当量作用下爆炸波超压峰值分布规律；分析和总结了地上爆炸冲击波造成人员伤亡准则，给出了地铁车站内部人员伤亡评价标准，结合爆炸波超压分布规律，给出了不同当量作用下爆炸波造成的人员伤亡范围；对典型地铁车站中柱在不同当量爆炸波作用下的破坏形式及剩余承载能力进行了分析，研究了混凝土强度、配筋率、配箍率、轴压比等参数对中柱抗爆性能的影响，给出了地铁车站中柱抗爆设计建议；进行了纤维混凝土材料的应变率效应SHPB试验研究，比较了普通混凝土和纤维混凝土材料的抗冲击性能，提出了一种基于局部-整体结构计算方法，对该方法的适用性进行了验证，可以有效地进行地铁车站整体结构在内部爆炸冲击波作用下的动力反应分析。本项目的研究成果可以为我国地铁车站发生恐怖爆炸袭击的灾前预警和灾后人员伤亡的评估提供依据与方法，也可以为我国地铁车站结构的抗偶然爆炸荷载设计及抗爆加固设计提供理论基础。