地铁车站的内爆效应及抗爆技术研究

随着我国城市化水平的不断提高，地下空间利用逐步成为增强城市功能，改善城市环境，改善路面交通的必要手段。地铁车站的恐怖爆炸成为恐怖分子发动恐怖袭击的主要方式之一，为了增强地铁车站应对爆炸等突发事件的能力，本项目拟通过数值分析及试验研究，找出在地铁车站内部发生爆炸时，爆炸波在其内部的传播规律，以及地铁车站主要受力构件的动力响应及破坏机理，从而为地铁车站等类似的地下结构提供必要的抗爆设计理念及抗爆加固技术；并在对比分析各种加固方法的基础上总结归纳，提出适用于地下结构爆炸环境下的抗爆加固方法，通过数值分析和试验研究重点分析高强钢绞线网片-聚合物砂浆加固构件的抗爆性能，对此加固方法在爆炸环境下的应用及推广提出合理性建议。

随着我国城市化水平的不断提高，地铁的建设得到了大力发展。地铁结构作为重要的城市基础设施，具有封闭性、人流量大等特点，逐渐成为爆炸恐怖袭击的主要目标之一。地铁结构内部爆炸的破坏效应及其抗爆防护技术是当前国内外研究的热点问题。本项目通过研究北京地区典型的2层地铁车站的内部爆炸模型，模拟分析并得出了地铁车站中的爆炸波在车站站厅和站台层的绕射、反射传播规律，并对爆炸超压进行了评估，给出了主要受力构件的有效应力、速度、加速度等变化规律，并建议设计时重点考虑地铁中柱的根部与顶部构造；总结归纳了各种加固方法在构件抗爆加固领域的应用和研究情况，并给出了抗爆加固研究的建议；建立了高强钢绞线网片-聚合物砂浆加固板和梁的有限元模型，重点分析了板和梁在加固前后遭受接触爆炸时，不同药量的炸药情况下，板和梁的破坏形态和破坏程度变化，揭示了此加固方法的加固机理。通过数值模拟和试验方法对高强钢绞线网片-聚合物砂浆加固梁进行了抗落锤冲击性能研究，得到了加固层的抗冲击机理；冲击试验发现该加固方法能显著提高原梁的抗冲击性能，并且加固层与原梁能共同发挥作用，给出了该加固方法在冲击环境下推广应用的合理性建议。上述的研究成果将为地铁车站等类似的地下结构的抗爆设计理念及抗爆加固技术提供必要参考。