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地面列车动荷载作用下下穿隧道的动力响应分析
| 论文题名： | 地面列车动荷载作用下下穿隧道的动力响应分析 |
| 关键词： | 列车动荷载;下穿隧道;动力响应;瞬态分析;数值模拟;隧道结构 |
| 摘要： | 近年来我国经济得到快速发展，使得轨道交通的建设需求不断增长，但由于受原有建筑物的布局和规划的影响和充分利用地下空间的必要，地铁建设出现了一种新的形式—新建地铁隧道下穿已有上部铁路。这种形式下隧道结构及地层在上部列车长期反复动力荷载的作用下，隧道结构和周围的软弱地层可能会产生液化或振陷变形，从而最危及地铁列车的运行安全。所以研究地面列车振动荷载对下穿隧道结构的影响问题也成为一个非常重要的课题。本文以青岛地铁下穿胶济铁路为研究背景，结合隧道结构动力学理论，对列车动荷载作用下隧道结构及地层动力响应进行三维数值模拟，得到三种工况下的隧道结构—地层体系的动力响应。 本文从列车动荷载的特点和产生机理出发，分析了各种轨道不平顺条件这个产生列车振动荷载主要因素。研究表明，列车振动荷载可以用与不平顺管理标准相对应的一组激振力来表示。为了确定动力计算所需要的阻尼系数和时间积分步长，对隧道结构体系进行了模态分析。分析讨论了动力计算常用的边界条件，最终确定采用黏弹性人工边界来模拟无限域边界，在对隧道结构—地层体系进行动力响应分析时确定采用 Newmark隐式时间积分法。分别研究单辆列车动荷载作用下（工况一）、双列列车同向行驶（工况二）、双列列车相向行驶（工况三）三种工况下隧道结构—地层体系的动力响应。 分析结果表明：隧道结构及地层在列车动荷载作用下，呈现出近似简谐波的动力响应并最终衰减到零。在列车动荷载作用下，由于地层阻尼等因素影响，列车振动波能量不断衰减，使得地层的动力响应从地表到隧道拱顶逐渐衰减。动力响应的衰减速度与岩土的性质有关，具体表现为岩土越坚硬，动力响应衰减速度越小。隧道埋深越浅，隧道结构和地层整体的振动能量水平越高，振动能量的衰减率越小。本文的研究成果是为完善列车振动荷载理论和隧道结构设计提供了参考。 |
| 作者： | 王正安 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 导师： | 肖洪天 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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