列车振动荷载下交叉盾构隧道的动力响应特性

摘要

随着我国高速铁路以及盾构法施工的快速发展，在山区和城市出现了大量采用盾构法施工的高速铁路隧道。盾构法施工具有安全、高效、自动化程度高、对周边扰动小等优势，但在盾构隧道中通常会出现较多的交叉结构形式，如联络横通道结构、到发竖井、泵房等，还包括近距离空间交叉的盾构隧道主体结构。因此，本文结合广深港客运专线狮子洋隧道，开展了实测列车振动荷载条件下，联络横通道的隧道交叉结构、近距离空间垂直交叉盾构隧道的塑性损伤理论，和应力、加速度时程分析。主要研究工作和成果如下:
　　(1)阐述了列车振动效应所涉及的相关计算理论，包括:动力学计算原理、混凝土损伤理论、混凝土强度降低理论。并论述了材料阻尼问题、模型动力边界条件、混凝土塑性损伤本构关系等。
　　(2)为了真实的模拟出列车编组在隧道进口段、洞内段、出口段的时间、空间效应，采用了独特的荷载曲线施加方式，将实测列车振动曲线以竖向激振荷载的形式施加在列车轮轴上，同时在列车模型上施加列车自重，二力均由轮轴传递至轨道，同时在列车编组上施加相应的速度，该方式可有效模拟荷载的时空变化。
　　(3)分析了联络横通道隧道交叉结构，以及近距离空间垂直交叉隧道在不同阶段（新建隧道与运营隧道）的振动效应，及其在隧道进口段、洞内段、出口段的响应特征。对比了应力、加速度、压致损伤、拉致损伤等力学参数的差异。
　　(4)针对运营劣化隧道，在获得隧道劣化后主要力学指标的基础上，开展了列车不同行驶速度对应振动荷载的动力响应分析，研究了联络横通道交叉结构关键截面的损伤等动力响应特性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 列车振动特性

1．2．2 混凝土损伤特性

1．3 依托工程

1．4 研究内容

第二章 列车振动动力学分析理论与方法

2．1 动力学计算原理

2．1．1 动力学计算假定

2．1．2 动力学计算方法

2．2 混凝土损伤理论

2．2．1 损伤概念及假定

2．2．2 损伤演化方程

2．3 ABAQUS混凝土塑性损伤模型

2．3．1 单向荷载作用

2．3．2 循环荷载作用

2．4 仿真计算若干问题

2．4．1 阻尼问题

2．4．2 动力边界条件

2．4．3 实测列车振动荷载

2．5 本章小结

第三章 盾构隧道联络横通道交叉结构动力特性分析

3．1 结构计算模型

3．2 环境劣化对混凝土的影响

3．3 交叉结构损伤特性

3．3．1 损伤分布云图

3．3．2 损伤包络线图

3．4 交叉结构动力学特性

3．4．1 主体隧道

3．4．2 联络横通道

3．5 不同列车振动荷载损伤分析

3．6 本章小结

第四章 盾构隧道近距离空间交叉结构动力特性分析

4．1 结构计算模型

4．2 环境劣化对混凝土的影响

4．3 交叉结构损伤特性

4．3．1 损伤分布云图

4．3．2 损伤包络线图

4．4 交叉结构动力学特性

4．4．1 行车隧道

4．4．2 无车隧道

4．5 本章小结

第五章 主要结论及存在问题

5．1 主要结论

5．2 存在问题

致谢

参考文献

攻读硕士期间参加科研项目