列車脫軌撞擊荷載下盾構(gòu)隧道襯砌開裂力學(xué)行為研究.pdf

1、目前，高速列車的運(yùn)行安全已經(jīng)日益引起人們的高度關(guān)注，高速列車可能脫軌撞擊有較大彎道和坡道的盾構(gòu)隧道并導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)破壞這一現(xiàn)實(shí)威脅已在我國(guó)高速鐵路建設(shè)背景下逐漸顯現(xiàn)，有鑒于此，對(duì)于撞擊荷載下盾構(gòu)隧道襯砌的安全和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)顯得尤為重要，本文建立了考慮動(dòng)力邊界條件、管片實(shí)體接頭、管片三維接觸、管片襯砌非線性開裂與接頭螺栓非線性開裂的耦合模型，以此研究撞擊荷載下盾構(gòu)隧道襯砌的開裂力學(xué)行為，以及螺栓接頭的動(dòng)力響應(yīng)，得到如下主要研究成果:
　

2、　(1)闡述了混凝土裂縫分析中常用的開裂模型，研究對(duì)比了各種開裂模型的特點(diǎn)及適用范圍;選用基于擴(kuò)展有限元法的開裂模型研究動(dòng)態(tài)裂紋的擴(kuò)展，并闡述了擴(kuò)展有限法的基本理論，給出了擴(kuò)展有限元法的單元數(shù)值積分方案，介紹了擴(kuò)展有限元法在ABAQUS中的運(yùn)用，分析了裂縫初始判定準(zhǔn)則和擴(kuò)展準(zhǔn)則。
　　(2)通過建立三維列車模型，獲得列車撞擊荷載特征曲線，提出了通過高斯多峰擬合的經(jīng)驗(yàn)公式;建立單層管片襯砌的開裂模型，捕捉動(dòng)態(tài)裂紋的擴(kuò)展路徑，研究了管

3、片裂縫的產(chǎn)生區(qū)域、擴(kuò)展時(shí)間以及擴(kuò)展長(zhǎng)度，分析了裂縫開度時(shí)程分布特點(diǎn)，揭示了管片接頭、撞擊位置與裂縫開展的關(guān)系;對(duì)比分析環(huán)向彎螺栓和縱向直螺栓的應(yīng)力、變形、速度、加速度等動(dòng)力響應(yīng)特性。
　　(3)通過建立雙層襯砌盾構(gòu)隧道模型，研究二次襯砌在撞擊荷載下的開裂演化以及開度時(shí)程曲線，對(duì)比分析單、雙層兩種形式下的盾構(gòu)隧道管片襯砌的開裂力學(xué)行為以及接頭螺栓的動(dòng)力響應(yīng)，揭示了撞擊荷載下二次襯砌對(duì)管片襯砌的保護(hù)作用以及在限制管片襯砌開裂所起作用。