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高速铁路隧道结构二维动力分析程序研发
| 论文题名： | 高速铁路隧道结构二维动力分析程序研发 |
| 关键词： | 有限元;动力分析;隧道结构;高速铁路隧道;混合语言编程;循环荷载 |
| 摘要： | 列车振动荷载作为一种长期的、往复的循环荷载作用,是我国以往铁路隧道病害产生的重要原因之一。随着列车运行速度的提高,由轨道系统传递给隧道结构的振动波相应加强,特别是当轨道结构形式采用板式无碴轨道时,因板式轨道刚度大,由轨道传递到隧道结构的振动冲击强度要比有碴轨道条件下大得多,这就要求隧道结构必须具有更高的动力稳定性。但目前通用商业软件对高速铁路隧道结构动力计算的针对性不强,本文以铁道部科技研究开发计划子课题《高速列车作用下隧道结构动力学》和国家自然科学基金项目《富水裂隙岩体动力损伤流失耦合理论及其应用基础研究》为依托,研发隧道结构的二维动力响应分析计算程序。主要工作包括以下几点: (1)建立了高速铁路车辆动力荷载作用下,隧道结构的动力响应有限元计算模型。 (2)应用Fortran语言编制了平面动力计算程序TD2D:程序采用4节点和8节点等参数单元,提高计算精度和适应边界的复杂形状;模型对节点、单元数目没有具体限制,根据问题的规模动态分配所需内存;外荷载可以模拟集中力、边界分布力、自重、温度荷载等静荷载,各种冲击振动荷载及地震加速度荷载;可以模拟材料和几何双重非线性。 (3)根据岩土工程数值分析的特点,采用Newmark时间积分法求解动态平衡方程,用Newton-Raphson法解非线性方程组,加速收敛,能有效地解决结构动力分析的非线性问题。 (4)基于Fortran和Visual C＃.NET的混合编程技术设计了程序的使用界面,使计算模型直观、简单,并可有效防止错误出现,方便了程序的使用。 (5)采用理论分析、软件对比计算的方式对程序的正确性、有效性进行了验证。并应用程序对某铁路单线隧道在列车高速移动荷载下的动力响应进行了简要分析。 |
| 作者： | 艾小冬 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 彭立敏;施成华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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