列車動(dòng)載作用下盾構(gòu)隧道及圍巖動(dòng)力響應(yīng)特性研究

《列車動(dòng)載作用下盾構(gòu)隧道及圍巖動(dòng)力響應(yīng)特性研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、國(guó)內(nèi)圖書分類號(hào)：U25密級(jí)：公開國(guó)際圖書分類號(hào)：624西南交通大學(xué)研究生學(xué)位論文列車動(dòng)載作用下盾構(gòu)隧道及圍巖動(dòng)力響應(yīng)特性研究年級(jí)二零一五級(jí)姓名徐朝陽申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別工學(xué)碩士專業(yè)橋梁與隧道工程指導(dǎo)老師楊文波副教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U25U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONTHEDYNAMICRESPONSEOFSHIELDTUNNELANDSURROUNDINGSTRATADUETOTRAININDUCEDVIBRATIONGrade:2015Candidate:XU

2、ZhaoyangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:BridgeandTunnelEngineeringSupervisor:AssociateProf.YangWenboMay,2018西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第Ⅰ頁摘要地鐵的開通極大地方便了市民的出行，緩解了城市交通擁堵問題。然而，列車運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的環(huán)境振動(dòng)與噪聲問題對(duì)沿線居民的生活與工作產(chǎn)生了一定不良影響。盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)通常由多個(gè)不同尺寸的管片拼裝而成，因此不可避免的存在眾多接頭，這些接頭會(huì)削弱隧道襯砌的力學(xué)性能。在列車振動(dòng)荷載作用下，尤其當(dāng)

3、列車長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)或結(jié)構(gòu)本身存在損傷時(shí)，盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)有可能會(huì)產(chǎn)生累計(jì)損傷以致破壞，從而危害地鐵的安全運(yùn)營(yíng)。本文采用資料調(diào)研、模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬等手段，研究了列車振動(dòng)荷載作用下隧道結(jié)構(gòu)與周圍地層的動(dòng)力響應(yīng)特性，重點(diǎn)分析了管片接頭和拼裝方式的影響規(guī)律，主要工作與研究成果如下：（1）在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，開展室內(nèi)相似模型試驗(yàn)，利用激振器將荷載施加在管片結(jié)構(gòu)底部，分析了列車振動(dòng)荷載作用下隧道結(jié)構(gòu)和周圍地層的加速度響應(yīng)規(guī)律。利用掃頻振動(dòng)荷載與頻率響應(yīng)函數(shù)（FRF）獲得了不同振動(dòng)頻率下的動(dòng)力響應(yīng)特性，并分析了模型試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果的可靠性。同時(shí)，通過測(cè)試三種管片襯砌模型：勻質(zhì)圓環(huán)模型、通縫拼裝模型和

4、錯(cuò)縫拼裝模型，研究了管片接頭與不同拼裝方式對(duì)管片襯砌和地層動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律。結(jié)果表明，F(xiàn)RF響應(yīng)是管片襯砌與地層自身動(dòng)力響應(yīng)特性的體現(xiàn)，與掃頻周期、掃頻方向和荷載振幅無關(guān)。振動(dòng)荷載頻率較低時(shí)（40Hz以下），模型試驗(yàn)結(jié)果易受噪音等因素干擾，結(jié)果的可靠性相對(duì)較低。當(dāng)荷載頻率大于40Hz時(shí)，模型試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果可靠度較高。（2）采用FLAC3D軟件開展數(shù)值模擬研究，通過與模型試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證了兩種研究方法下動(dòng)力響應(yīng)結(jié)果的可靠性。通過數(shù)值模擬重點(diǎn)分析了隧道結(jié)構(gòu)和地層在低頻段（0~40Hz）的FRF響應(yīng)特性，獲得了管片內(nèi)力響應(yīng)規(guī)律。同時(shí)研究了管片接頭和拼裝方式的影響規(guī)律。結(jié)果表明，考慮管

5、片接頭時(shí)，襯砌結(jié)構(gòu)與地層的FRF響應(yīng)均有所降低，其中襯砌結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的減少幅度更為顯著。同時(shí)，管片接頭使隧道拱底附近彎矩變大，其余位置彎矩變小。而接頭使管片襯砌所受軸力整體變小。（3）以上述研究為基礎(chǔ)，進(jìn)一步考慮列車的移動(dòng)，建立三維數(shù)值計(jì)算模型，對(duì)移動(dòng)列車荷載作用下隧道結(jié)構(gòu)與周圍地層的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了計(jì)算。從豎向加速度、應(yīng)力、應(yīng)變和管片內(nèi)力多個(gè)角度，探究了管片接頭、拼裝方式以及列車時(shí)速的影響規(guī)律。結(jié)果表明，管片接頭對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)有顯著影響，而對(duì)地層的動(dòng)力響應(yīng)影響相對(duì)較小。列車時(shí)速的改變對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)與周圍地層的動(dòng)力響應(yīng)均有一定影響，隨著時(shí)速的增加，動(dòng)力響應(yīng)整體呈現(xiàn)出增強(qiáng)的趨

6、勢(shì)。綜上所述，當(dāng)研究列車振動(dòng)荷載作用下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)問題時(shí)，有必要考慮管片接頭的影響。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；列車振動(dòng)荷載；動(dòng)力響應(yīng)；管片接頭；管片拼裝方式西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第II頁AbstractTheurbansubwaysgreatlyfacilitatethemovementofcitizensandalleviatetrafficcongestions,buttheenvironmentalvibrationandnoisecausedbythetrainoperationhaveanadverseinfluenceonthelifeandworko

7、ftheresidentsalongtheline.Theliningstructureoftheshieldtunnelisusuallyassembledbysegmentswithdifferentsizes.Therefore,therewillinevitablybealargenumberofjointsinthetunnellining,whichdeclinethemechanicalpropertiesoftunnellining.Afterthelong-termrunningofthetrai