地铁列车振动荷载下车-隧系统动力特性研究

发布时间：2023-04-05 20:09

　　近年来,随着城市轨道交通以及盾构法施工的高速发展,城市线路网原来越密集,不免出现许多空间上的盾构交叠隧道,由于交叠区段围岩相对薄弱,因此随着列车长期运行,列车振动荷载容易在隧道交叠处出现应力集中,会造成隧道交叠段的结构出现损伤,对列车的安全运营造成极大的安全隐患。另外,随着地域差异以及隧道围岩等级,列车行驶速度等差异,对隧道交叠处动力响应以及车-隧系统的服役状态也有所影响。因此合理全面的研究交叠盾构隧道动力响应规律及位移损伤特性,对保障列车在隧道长期安全运营有着重要意义。本文结合城市中盾构交叠隧道,开展了列车振动荷载作用下交叠盾构隧道衬砌结构动力响应规律、隧道变形以及隧道损伤规律的研究,本文主要研究工作如下:(1)为了真实的模拟列车在交叠盾构隧道中实际运行的状态,以及准确的模拟列车振动荷载,本文采用了空间上具有连续性的的振动荷载施加方式,即将列车振动荷载以竖向激励荷载的形式施加在轨道踏面上,同时对列车荷载定义相应的速度场,该方式可有效的模拟荷载的时空变化。(2)结合动力学与混凝土损伤相关理论,运用有限元软件建立精细化三维隧道模型。为了减小边界发生偏移所带来的误差,采用了一种三维弹簧阻尼...

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 车-隧系统振动特性
        1.2.2 盾构隧道计算模型
        1.2.3 混凝土损伤特性
    1.3 研究内容与技术路线
        1.3.1 本文主要研究内容
        1.3.2 技术路线
第2章 车-隧系统动力研究的理论与方法
    2.1 有限元法
    2.2 动力学计算原理
        2.2.1 动力学计算方法
        2.2.2 动力学计算步骤
    2.3 混凝土损伤理论
        2.3.1 混凝土损伤基本概念
        2.3.2 损伤演化方程
    2.4 ABAQUS软件损伤模型
        2.4.1 单向荷载情况
        2.4.2 循环荷载情况
        2.4.3 损伤混凝土假定
    2.5 本章小结
第3章 车-隧系统动力学模型建立及振动荷载验证
    3.1 模型建立与材料属性
        3.1.1 模型概况
        3.1.2 模型建立
        3.1.3 材料参数与阻尼
    3.2 边界条件
    3.3 荷载条件
        3.3.1 列车振动荷载计算
        3.3.2 列车振动荷载验证
    3.4 本章小结
第4章 列车振动荷载下交叠盾构隧道动力响应分析
    4.1 列车振动荷载的施加
    4.2 交叠隧道动力学特性及分析单元
    4.3 交叠盾构隧道振动加速度分析
        4.3.1 不同断面振动加速度分析
        4.3.2 同一断面不同位置振动加速度分析
        4.3.3 不同行车速度下振动加速度分析
        4.3.4 不同围岩等级下振动加速度分析
    4.4 交叠隧道不同断面处主应力分析
        4.4.1 不同断面最大主应力分析
        4.4.2 下行隧道不同断面拱底最大主应力分析
        4.4.3 不同行车速度下最大主应力分析
        4.4.4 不同围岩等级下最大主应力分析
    4.5 本章小结
第5章 列车振动荷载下交叠盾构隧道位移与损伤分析
    5.1 交叠隧道不同断面处位移分析
        5.1.1 不同断面位移分析
        5.1.2 不同行车速度下位移分析
        5.1.3 不同围岩等级下位移分析
        5.1.4 隧道整体竖向位移分析
    5.2 交叠隧道衬砌结构损伤分析
        5.2.1 劣化混凝土模型
        5.2.2 隧道损伤包络图分析
        5.2.3 不同行车速度下损伤分析
    5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
硕士研究生期间学术成果



本文编号：3784051