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随着高速铁路在我国西部山区的迅速发展,线路中隧道的比例越来越大。为降低危岩落石灾害对线路安全运营造成的影响,通常在隧道出口处设置拱形明洞或棚式明洞。由于落石冲击的发生时间及冲击动能难以预测,坚固的明洞结构依然有可能被高能落石砸毁。为避免由于不了解现场情况而造成的行车线路被堵等突发险情,或盲目中断交通造成的不必要的损失,需要对明洞结构在落石冲击荷载下的损伤情况进行准确的监测预警。我国尚无铁路建成针对明洞结构的落石监测预警系统,关于明洞结构的落石监测预警理论的研究也没有系统性展开。为弥补这方面研究的不足,作者在导师的指导下,结合“铁路隧道明洞落石冲击振动加速度监测预警理论及应用研究”课题,以“基于加速度信号双耳墙式明洞结构落石冲击损伤预警标准研究”为题目,开展了论文的研究工作。本文选取沪昆高铁长沙至昆明段350km双线铁路隧道双耳墙式明洞结构作为研究对象,采用ABAQUS/Explicit数值模拟的方法,分析了在不同落石直径,不同冲击初速度等工况下,缓冲层厚度分别为1m、2m、3m的明洞模型的损伤情况,将拱部C35混凝土构件单元受拉损伤因子的平均值作为明洞结构损伤程度的定量指标,拟合了该指标与落石动能之间的数量关系曲线。根据受拉损伤云图裂缝扩展情况,以拱顶沉降量为标尺,将全部工况下结构损伤情况定性为4种损伤级别,绘制了损伤情况与落石工况间的关系表。以模型相应位置的节点为监测点,以计算得到的监测节点加速度—时间曲线作为监测信号,计算出冲击开始1s内的加速度信号能作为信号判读指标。绘制了纵、横向监测点信号能分布特征与结构损伤级别之间的关系表,作为结构损伤定性判断标准。拟合了不同工况下信号能代表值与冲击动能之间的数量关系曲线,间接得出了信号能代表值与结构损伤程度定量指标之间的数量关系,作为损伤定性之后的精准判断依据。该研究对研发具有自主知识产权的明洞落石冲击监测预警系统以及今后明洞结构的防落石设计具有重要的理论指导意义。