在高速铁路列车动荷载作用下不同加固措施盾构隧道管片的疲劳寿命预测

摘要

广州地铁广州北站下穿武广高铁隧道是目前国内少有的下穿高铁的地铁隧道，其周边各种结构空间分布复杂，下穿隧道在开挖过程中会对上部高铁隧道产生影响，上部高速铁路由于运行速度极快，所以对通行安全要求极高;且上部高速列车高速运行时产生的动荷载对下穿隧道的管片会产生影响，所以需在这两者的相互影响下来决定管片的加固措施，将两者的影响降到最低，这种情况目前国内少有。
　　主要研究成果如下:
　　1.对上部高铁动荷载作用下盾构隧道管片受力进行数值模拟分析，利用混凝土受拉疲劳寿命作为盾构隧道管片疲劳寿命的评价依据。
　　2.对高压旋喷加固，管棚加固，桩基置换三种加固措施的隧道受力进行数值模拟计算，得出埋深10m-20m桩基置换管片疲劳寿命最高，管棚加固管片疲劳寿命次之，高压旋喷加固管片疲劳寿命最低。
　　3.对不同围岩级别的盾构隧道受力进行数值模拟分析，得出盾构隧道管片疲劳寿命随围岩级别提高而延长的结论。
　　4.对不同埋深的盾构隧道受力进行数值模拟，得到实际工程无需加固处理，隧道能正常安全使用的临界埋深为15m。
　　5.根据工程实际情况，计算得出盾构隧道采用MJS法加固措施之后管片的疲劳寿命为972年。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题依据以及研究意义

1．2 混凝土疲劳试验国内外的研究现状

1．2．1 混凝土受压疲劳试验

1．2．2 混凝土受拉疲劳试验

1．2．3 混凝土受拉-压疲劳试验

1．3．影响混凝土疲劳性能的相关因素

1．4 地层加固措施和管片的研究现状

1．5 目前研究存在的问题

1．6 本文研究的路线

第2章 地层加固方法及其原理

2．1 隧道围岩加固原理

2．1．1 隧道围岩的自承能力相关力学机制

2．1．2 预支护的相关原理

2．1．3 相关的预加固技术

2．2 高压旋喷加固

2．2．1 高压旋喷加固原理

2．2．2 有关高压旋喷加固在实际工程中的运用

2．3 管棚加固

2．3．1 管棚支护原理

2．3．2 有关管棚预加固在实际工程中的运用

2．4 桩基置换加固

2．4．1 桩基置换加固原理

2．4．2 有关混凝土加固法在实际工程中的运用

2．5 本章小结

第3章 高速列车动荷载研究

3．1 高速列车动荷载的研究

3．2 ABAQUS软件介绍

3．3 无限元模型的Rayleigh阻尼取值

3．4 本章小结

第4章 评价管片疲劳破坏方法

4．1 计算盾构隧道管片疲劳的方法

4．2 数值模拟与结果分析

4．2．1 三维模型的建立

4．2．2 模型的构成

4．2．3 结果分析

4．3 评价盾构隧道管片疲劳破坏的方法

4．4 本章小结

第5章 不同加固方式以及不同埋深管片的疲劳寿命

5．1 模型的建立

5．2 材料参数的选取

5．3 管棚加固对不同埋深管片疲劳寿命的影响

5．3．1 5m埋深隧道管棚加固管片的疲劳次数

5．3．2 10m埋深隧道管棚加固管片的疲劳次数

5．3．3 15m埋深隧道管棚加固管片的疲劳次数

5．3．4 20m埋深隧道管棚加固管片的疲劳次数

5．3．5 小结

5．4 桩基置换加固对不同埋深管片疲劳寿命的影响

5．4．1 5m埋深隧道桩基置换加固管片的疲劳次数

5．4．2 10m埋深隧道桩基置换加固管片的疲劳次数

5．4．3 15m埋深隧道桩基置换加固管片的疲劳次数

5．4．5 小结

5．5 高压旋喷对不同埋深管片疲劳寿命的影晌

5．5．1 5m埋深隧道高压旋喷加固管片的疲劳次数

5．5．2 10m埋深隧道高压旋喷加固管片的疲劳次数

5．5．3 15m埋深隧道高压旋喷加固管片的疲劳次数

5．5．4 20m埋深隧道高压旋喷加固管片的疲劳次数

5．5．5 小结

5．6 三种加固方式对比

5．7 不同围岩级别对管片疲劳年限的影响

5．7．1 Ⅳ级围岩管片受力及疲劳情况

5．7．2 Ⅴ级围岩管片受力及疲劳情况

5．7．3 Ⅵ级围岩管片受力及疲劳情况

5．8 埋深对本工程管片的疲劳寿命的影响

5．9 本章小结

第6章 工程实例分析

6．1 实际工程概况

6．2 模型的建立

6．3 列车动荷载作用下管片的疲劳年限

6．4 不加固时管片的疲劳年限

6．5 采用MJS工法加固后管片疲劳年限

6．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献