高速列车动荷载作用下岩溶地质盾构隧道管片疲劳寿命评价

摘要

目前城市地铁建设如火如荼，隧道建设中遇到岩溶地质概率大大增加，溶洞的存在会对隧道管片的受力及疲劳寿命产生什么样的影响？溶洞分布位置、几何尺寸、溶洞与隧道之间的距离、对管片疲劳寿命的又有何影响？本文针对这些问题利用abaqus进行动力数值模拟计算，对在岩溶地质条件下列车动荷载对隧道管片的疲劳寿命进行了研究。主要研究内容为:
　　1)参考国内外学者的经验公式及动力计算的结果，发现盾构隧道底部内侧管片的受拉疲劳寿命最小，故以底部内侧管片的受拉疲劳寿命作为隧道管片的疲劳寿命。
　　2)对比不同动载组合方式时盾构隧道管片的疲劳寿命，找出最不利的动载组合方式。
　　3)经过计算对比显示:一定埋深下的溶洞，其规模的大小与盾构隧道管片的疲劳寿命有一定的关联。在一定范围内，溶洞的尺寸对管片的疲劳寿命影响甚大。而在溶洞与隧道之间的距离不同时的隧道管片疲劳寿命对比来看，管片的疲劳寿命大体上随距离增加而增大。距离过小时，溶洞的存在会对管片的疲劳寿命造成较大的影响导致不符合设计要求，故在设计及施工时需要对岩溶地段进行探测，确定溶洞与隧道之间的距离。不符合要求的要采取措施进行处理。
　　4)管片的疲劳寿命与溶洞所在位置存在关系，溶洞处在隧道下方时，管片的疲劳寿命随着隧道与管片的距离增大而增加。而溶洞在隧道下方与溶洞在两隧道中间的下方相比要不利的多。所以在隧道施工时要注意探测隧道下方的溶洞，根据与隧道的距离判断是否需要进行处理。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题依据及研究背景

1．2 混凝土疲劳试验概述

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 混凝土拉压疲劳试验

1．3 混凝土疲劳的影响因素

1．4 岩溶地质盾构隧道研究现状

1．5 存在的问题

1．6 研究内容和研究路线

第2章 有关动力计算的关键问题

2．1 高速列车荷载研究

2．1．1 列车动载的模拟方法

2．2 无限元边界

2．3 Rayleigh阻尼

2．4 动力计算过程

2．5 本章小结

第3章 疲劳寿命评价方法

3．1 计算管片疲劳破坏流程

3．2 隧道实体分析

3．1．1 三维盾构隧道模型

3．1．2 建模过程

3．1．3 受力分析的计算结果

3．3 盾构隧道管片疲劳破坏判断依据

3．4 本章小结

第4章 岩溶地质条件列车动载作用下管片疲劳影响因素分析

4．1 工程概况

4．1．1 设计年限内的疲劳寿命

4．2 动载组合方式

4．2．1 动载组合1

4．2．2 动载组合2

4．2．3 动载组合3

4．2．4 动载组合4

4．2．5 动载组合5

4．3 本章小结

第5章 溶洞分布位置与纵向尺寸对管片的疲劳影响

5．1 溶洞分布位置与纵向尺寸对管片疲劳影响的综合分析

5．1．2 溶洞处于两隧道中间的正下方

5．1．3 溶洞处于两隧道正下方

5．2 小结

第6章 溶洞埋深与横向尺寸对管片的疲劳影响分析

6．1 溶洞处于不同埋深下时对管片的疲劳影响

6．1．1 溶洞离隧道底部2 m时管片的疲劳寿命

6．1．2 溶洞离隧道底部4 m时管片的疲劳寿命

6．1．3 溶洞离隧道底部6 m时管片的疲劳寿命

6．1．4 溶洞离隧道底部8 m时管片的疲劳寿命

6．1．5 溶洞离隧道底部10 m时管片的疲劳寿命

6．2 溶洞横向尺寸对管片的疲劳影响

6．2．1 溶洞横向尺寸为4 m时管片的疲劳寿命

6．2．2 溶洞横向尺寸为6 m时管片的疲劳寿命

6．2．3 溶洞横向尺寸为8 m时管片的疲劳寿命

6．2．4 溶洞横向尺寸为10 m时管片的疲劳寿命

6．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献