城市軌道交通盾構(gòu)下穿既有高速鐵路的相互作用研究.pdf

1、城市軌道交通因其快速、便捷、方便、舒適、占地少、載客量大以及運(yùn)營(yíng)安全等特點(diǎn)作為支撐城市正常運(yùn)行的大動(dòng)脈在全國(guó)各大城市得到了迅速大規(guī)模的發(fā)展。同時(shí)，經(jīng)過(guò)高速鐵路建設(shè)和對(duì)既有鐵路的高速化改造，我國(guó)已擁有全世界最大規(guī)模以及最高運(yùn)營(yíng)速度的高速鐵路網(wǎng)。兩者的線路在特定的空間位置不可避免地產(chǎn)生交叉。為了減少土地占用和對(duì)既有交通的影響，同時(shí)為了降低工程成本和對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，城市軌道交通下穿既有高鐵線路成為主要形式，但下穿施工會(huì)導(dǎo)致既有高鐵線路變形，

2、產(chǎn)生軌道不平順等現(xiàn)象，影響列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性和乘客的舒適性，并給列車(chē)運(yùn)行安全帶來(lái)隱患，同時(shí)列車(chē)的運(yùn)行會(huì)給下穿施工和隧道的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)激擾，對(duì)兩者相互作用關(guān)系進(jìn)行研究顯得十分必要。
　　本文以某城市軌道盾構(gòu)下穿既有高鐵線路為工程背景，利用ABAQUS有限元軟件對(duì)盾構(gòu)開(kāi)挖施工進(jìn)行了仿真，研究了開(kāi)挖沉降規(guī)律;并基于車(chē)輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)理論建立了車(chē)輛-軌道-路基-下穿隧道耦合精細(xì)化動(dòng)力學(xué)模型，分析了隧道開(kāi)挖施工、運(yùn)營(yíng)與既有高速鐵路線路列車(chē)運(yùn)行的

3、相互影響。主要研究成果如下:
　　(1)建立了大尺度、精細(xì)化、接近工程實(shí)際的無(wú)砟軌道-路基-地基開(kāi)挖模型和車(chē)輛-無(wú)砟軌道-路基-下穿隧道耦合動(dòng)力學(xué)模型
　　基于有限元軟件ABAQUS豐富的巖土材料本構(gòu)模型，建立了無(wú)砟軌道-路基-下穿隧道實(shí)體模型，利用生死單元技術(shù)模擬土體開(kāi)挖、管片安裝、盾尾脫空、壁后注漿等盾構(gòu)施工過(guò)程;依靠輪軌動(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)Explicit模塊罰函數(shù)接觸屬性建立車(chē)輛-無(wú)砟軌道-路基-下穿隧道耦合動(dòng)力學(xué)模型。

4、
　　(2)揭示了盾構(gòu)開(kāi)挖過(guò)程中既有高鐵軌道結(jié)構(gòu)的沉降規(guī)律并考慮不同埋深和開(kāi)挖半徑的影響
　　基于所建立的無(wú)砟軌道-路基-地基開(kāi)挖模型，研究了盾構(gòu)開(kāi)挖至距高鐵線路不同位置處，既有高鐵軌道的沉降規(guī)律，并對(duì)不同隧道埋深、不同開(kāi)挖直徑的工況進(jìn)行沉降規(guī)律對(duì)比分析，結(jié)合現(xiàn)有的高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)開(kāi)挖導(dǎo)致的不均勻沉降進(jìn)行評(píng)估。
　　(3)分析了盾構(gòu)開(kāi)挖至不同位置處和不同速度的高鐵列車(chē)通過(guò)時(shí)既有軌道結(jié)構(gòu)和下穿隧道的動(dòng)力響應(yīng)
　　

5、在所建立的車(chē)輛-無(wú)砟軌道-路基-下穿隧道模型基礎(chǔ)上，將盾構(gòu)施工導(dǎo)致的不平順賦予給無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，探索開(kāi)挖至距既有高鐵線路不同位置處列車(chē)運(yùn)行時(shí)軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)，并對(duì)不同速度列車(chē)運(yùn)營(yíng)進(jìn)行對(duì)比，研究表明，各車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力指標(biāo)均在安全范圍之內(nèi)。
　　(4)研究了開(kāi)挖離縫擴(kuò)展后各結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律
　　在ABAQUS模型中，離縫區(qū)域之外軌道板與砂漿層設(shè)置tie綁定接觸屬性（模擬實(shí)際中的“粘結(jié)”作用），在離縫區(qū)域采用鐵路通用的正弦曲線模擬