【碩士】列車荷載作用下立體交叉隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析【2009】

內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　學(xué)科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學(xué)位：工學(xué)碩士　　學(xué)位授予單位：西南交通大學(xué)　　學(xué)位年度： 2009年　　隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速增長(zhǎng)、交通設(shè)施建設(shè)需求的增加和地下空間綜合開發(fā)利用，不可避免的出現(xiàn)立體交叉隧道。本文以新梅花山和烏蒙山近距離立體交叉隧道為背景，根據(jù)圍巖一隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力相互作用的基本哩論，利用ANSYS建立圍巖一隧道結(jié)構(gòu)一軌道有限元三維模型，研究立體交叉隧道在列車動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)。首先針對(duì)列車荷載的特點(diǎn)，簡(jiǎn)化列車振動(dòng)荷載，從引起車輛振動(dòng)的幾何不平順條件入手，用一與不平順管理標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的激振力來模擬列車豎向動(dòng)荷載，然后確定初始應(yīng)力場(chǎng)，并通過對(duì)圍巖一隧道結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行模態(tài)分析，得到體系的振型和頻率，以確定合理的阻尼系數(shù)和時(shí)間積分步長(zhǎng)。并采用粘一彈性人工邊界以模擬地基的無限性，最后運(yùn)用Newmark隱式時(shí)間積分法，通過彈塑性動(dòng)力有限元法對(duì)列車動(dòng)荷載與軌下結(jié)構(gòu)組成的系統(tǒng)進(jìn)行了動(dòng)力響應(yīng)分析。　　分別研究在上跨隧道列車荷載與下穿隧道單線列車荷載共同作用工況、下穿隧道雙列列車荷載共同作用工況與上跨隧道列車荷載與下穿隧道雙線列車荷載共同作用工況3種情況下，近距離立體交叉隧道的動(dòng)力響應(yīng)，確定在列車振動(dòng)荷載作用下襯砌結(jié)構(gòu)的薄弱部位及其相應(yīng)的位移和應(yīng)力?！　”疚母鶕?jù)模擬計(jì)算結(jié)果，研究了列車振動(dòng)荷載作用下隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的有關(guān)規(guī)律。本文主要從結(jié)構(gòu)的位移、加速度響應(yīng)以及彎矩、軸力等方面進(jìn)行了分析，對(duì)計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行了討論和分析。研究了隧道結(jié)構(gòu)位移、加速度的響應(yīng)時(shí)程曲線以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力隨動(dòng)力作用時(shí)間變化的空間分布以及響應(yīng)時(shí)程曲線。結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)最大動(dòng)力響應(yīng)發(fā)生在輪對(duì)經(jīng)過測(cè)點(diǎn)后的某個(gè)時(shí)刻，略滯后于經(jīng)過時(shí)刻點(diǎn)，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)而言，圍巖靜荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制荷載，列車振動(dòng)引起的附加內(nèi)力增幅較小。本文研究成果對(duì)評(píng)價(jià)立體交叉隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性和完善鐵路隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論具有一定的指導(dǎo)意義?！　?

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