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交通荷载作用下的粘弹性土体隧道动力响应研究
| 论文题名： | 交通荷载作用下的粘弹性土体隧道动力响应研究 |
| 关键词： | 隧道结构;弹性土;移动荷载作用;动力响应 |
| 摘要： | 我国近年来经济的持续发展，使得居民的出行方式和之前相比显现出了明显的变化，目前乘坐轨道交通出行已成为当今人们出行的主要方式之一。由于轨道交通在行驶过程中必然会产生相应的振动影响，在运行过程中对周围环境所产生的振动问题逐渐成为不可忽视的安全问题，其会影响到地面重要建筑物的沉降、科学研究与生产生活中高精度仪器设备的使用等，所以对轨道交通所产生的振动研究具有一定的必要性与紧迫性。 本文主要通过弹性动力学的相关理论，以及Biot理论作为基础并且通过Fo urier进行相应变换的方法，进行了隧道在移动荷载作用下的动力响应分析。 本文主要研究内容如下： 1．通过解析方法对点荷载作用下弹性土中的动力响应进行了研究。应用汉克尔和傅里叶变换，由固体骨架和孔隙流体的势函数以及比奥理论的控制公式导出了位移、应力和孔隙压力的通解。通过利用通解和隧道的边界处连续条件，获得界面的传递透射矩阵。层状多孔介质的传递透射矩阵法主要建立在基础的传递透射矩阵法、边界条件以及点力或流体点源作用。利用层状多孔介质的传递透射矩阵法得出点力和点源在频域和时域的基本解。 2．通过解析方法研究弹性土在冲击荷载作用下的动力响应。从理论上研究了点荷载沿梁移动时二维弹性层表面的振动问题。假设该层具有较小的粘度，沿着底部固定，并且具有无牵引表面。梁主要采用的是Euler-Bernoulli模型进行相关描述，并且梁平行于表面和底部部分。分析了在三种载荷作用下的表面振动，即恒定载荷、谐变载荷和平稳随机载荷。在确定性荷载作用下，分析了隧道层表面某个观测点的矢量位移和该点的振动幅值谱。对于随机载荷，主要注意观察点处的振动变化。通过对结构中波传播的运动学分析，分析了所得结果的定性特征。 3．通过解析方法研究弹性土在移动线荷载作用下的动力响应问题。通过以恒定速度平行于半空间表面移动，表面线荷载在多层粘弹性半空间内产生的动态位移和应力，可通过频率响应的傅里叶来计算，而频率响应又可通过在水平波数之上分析积分获得。根据广义的透射和反射系数，通过使用位移场和应力场的精确分解，可以包括分层的效果。通过对比现有的研究成果，比较了在均匀半空间情况下的性能，并给出了表面载荷和应力在半空间内的位移和应力场的数值结果。 4．以解析的方法研究了移动线荷载作用下弹性土中的动力响应。利用傅里叶变换方法，通过隧道的边界条件，经过计算分析得出隧道在连续移动荷载作用下的频率-波数域的解，通过傅里叶变换得到隧道在移动荷载作用下的条件。 |
| 作者： | 刘建承 |
| 专业： | 水利工程 |
| 导师： | 徐斌;丁勇春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南昌工程学院 |
| 学位年度： | 2020 |
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