【硕士】列车荷载作用下立体交叉隧道结构动力响应分析【2009】

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内容简介

　　学科专业：桥梁与隧道工程　　授予学位：工学硕士　　学位授予单位：西南交通大学　　学位年度： 2009年　　随着我国国民经济的高速增长、交通设施建设需求的增加和地下空间综合开发利用，不可避免的出现立体交叉隧道。本文以新梅花山和乌蒙山近距离立体交叉隧道为背景，根据围岩一隧道结构动力相互作用的基本哩论，利用ANSYS建立围岩一隧道结构一轨道有限元三维模型，研究立体交叉隧道在列车动荷载作用下的动力响应。首先针对列车荷载的特点，简化列车振动荷载，从引起车辆振动的几何不平顺条件入手，用一与不平顺管理标准相应的激振力来模拟列车竖向动荷载，然后确定初始应力场，并通过对围岩一隧道结构体系进行模态分析，得到体系的振型和频率，以确定合理的阻尼系数和时间积分步长。并采用粘一弹性人工边界以模拟地基的无限性，最后运用Newmark隐式时间积分法，通过弹塑性动力有限元法对列车动荷载与轨下结构组成的系统进行了动力响应分析。　　分别研究在上跨隧道列车荷载与下穿隧道单线列车荷载共同作用工况、下穿隧道双列列车荷载共同作用工况与上跨隧道列车荷载与下穿隧道双线列车荷载共同作用工况3种情况下，近距离立体交叉隧道的动力响应，确定在列车振动荷载作用下衬砌结构的薄弱部位及其相应的位移和应力。　　本文根据模拟计算结果，研究了列车振动荷载作用下隧道结构动力响应的有关规律。本文主要从结构的位移、加速度响应以及弯矩、轴力等方面进行了分析，对计算数据进行了讨论和分析。研究了隧道结构位移、加速度的响应时程曲线以及结构内力随动力作用时间变化的空间分布以及响应时程曲线。结果表明：结构最大动力响应发生在轮对经过测点后的某个时刻，略滞后于经过时刻点，对隧道结构而言，围岩静荷载是结构设计的控制荷载，列车振动引起的附加内力增幅较小。本文研究成果对评价立体交叉隧道衬砌结构的动力稳定性和完善铁路隧道结构的设计理论具有一定的指导意义。　　

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