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车-隧耦合条件下地铁隧道的动力响应分析及对周边环境影响的评估研究
| 论文题名： | 车-隧耦合条件下地铁隧道的动力响应分析及对周边环境影响的评估研究 |
| 关键词： | 铁路隧道;列车通行;车辆-隧道耦合;围岩振动 |
| 摘要： | 现阶段有关车辆、轨道-隧道体系的动力相互作用方面的研究报道还较少，还处在探索阶段。但由于近年来地铁在我国的轨道交通中被大力采用，因此开展车辆-隧道耦合条件下地铁隧道的动力响应分析及对周边环境影响的评估研究具有重要的现实意义。本文在充分考虑车辆-隧道整体大系统条件下分别建立车辆、轨道-隧道模型和耦合动力方程，对车辆-隧道动力耦合作用进行了理论分析，主要分析思路和结论总结如下： ⑴在考虑车体竖向振动、一系悬挂的竖向振动以及轮对的竖向振动情况下建立了车辆振动模型和振动方程。通过车辆与轨道的位移相容条件，把车辆方程与离散化的轨道-隧道振动方程联系起来构成了反映车辆-轨道系统性的动力耦合模型和方程组。 ⑵开发了用于车辆-隧道耦合动力分析的数值仿真程序，从车辆运行品质匹配关系出发，结合围岩等级、轨道的结构类型、隧道的断面类型以及地铁车辆的运行速度变化等各种不同工况条件，进行了大量的计算分析，分析了系统参数的变化对车体竖向振动加速度、车辆动轮重、轮重减载率、钢轨的竖向位移、隧道围岩顶部的竖向位移、隧道围岩顶部的竖向应力等不同评价指标的影响。 (3)研究发现：①同等条件下隧道围岩等级对行驶车辆的各项指标的影响很小，其中车体竖向加速度、动轮重、轮对减载率随着围岩由好变差而逐渐减小，而钢轨竖向位移、基床表层竖向位移、基床表层竖向应力随着围岩由好变差而逐渐增大，可以确定当列车行驶在周围是Ⅲ级围岩的隧道里面，各项指标趋于合理；②通过对比分析得出轨枕嵌入式无碴轨道设有弹性垫层和橡胶套靴等多层弹性材料，可以起到良好的减振降噪效果，优于轨枕埋入式无碴轨道的趋势；③在轨道板类型相同的情况下，轨道板刚度对车辆运行的各项指标贡献不大，靠盲目的提高轨道板刚度来改善隧道的受力性能是不可取的；④分析还表明，隧道断面类型的选取只与隧道建设时施工方法有关，当隧道运营后，对行驶车辆的安全性、舒适性的影响不大，可以忽略；⑤列车行驶速度对行驶车辆的安全性、舒适性的影响显著，当时速较低的情况下，各指标都随着车速的提高而增大，变化幅度较大，但时速达到一定值后，各指标都随随车速的提高反而有逐渐减小的趋势；⑥地铁列车在运行时对地表振动的速度影响是随列车动荷载的变化而变化的，并且其影响是随隧道埋深的增大而减小的。 |
| 作者： | 卿伟 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 梁波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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