黃土地區(qū)列車振動對地鐵盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)長期性能影響研究.pdf

1、近年來，地鐵建設(shè)在我國各大城市如火如荼地進行，地鐵建設(shè)成為城市改善交通難題的重要手段，也成為評判一個城市發(fā)展狀況、現(xiàn)代化程度的重要標志。然而，隨著地鐵的運行時間逐漸增長，在列車振動荷載的長期作用下，隧道結(jié)構(gòu)可能會出現(xiàn)各種各樣的病害，影響地鐵的運行安全，甚至達不到地鐵隧道要求的設(shè)計壽命100年，因此亟需開展對隧道結(jié)構(gòu)的疲勞壽命研究。本文基于陜西省教育廳重點實驗室項目《黃土地區(qū)城市軌道交通地下結(jié)構(gòu)性能影響因素及其壽命預(yù)測研究》，借助ABAQ

2、US有限元軟件，考慮了混凝土管片初始損傷和地鐵管線周圍地層含水量變化因素影響，對黃土地區(qū)地鐵列車振動荷載作用下的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)和壽命預(yù)測進行了研究，主要研究內(nèi)容及成果如下：
　　(1)分析了地鐵列車振動荷載產(chǎn)生的機理，介紹了列車振動荷載模擬的基本方法，通過列車振動荷載人工激勵函數(shù)，根據(jù)西安地鐵2號線的列車編組形式及車輛計算參數(shù)，計算得出西安地區(qū)地鐵典型的列車振動荷載，結(jié)合本文的計算模型，實現(xiàn)了列車振動荷載在ABAQUS中的施

3、加。
　　(2)根據(jù)研究需要，建立了符合西安地鐵結(jié)構(gòu)特征的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)模型，分析了混凝土管片初始損傷產(chǎn)生的原因，并將量化的初始損傷引入到ABAQUS的混凝土塑性損傷模型中進行計算，從豎向加速度、豎向位移及動應(yīng)力響應(yīng)三個方面分析了不同初始損傷下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)規(guī)律，確定了列車振動荷載下隧道結(jié)構(gòu)的最不利位置，并和振動評價標準對比，得出在一次列車荷載作用下不會對隧道結(jié)構(gòu)的安全性有較為明顯的影響。
　　(3)通過調(diào)查西安地鐵的

4、地層含水量狀態(tài)，結(jié)合他人對黃土在增、減濕工況下的動力特性研究，確定了黃土的物理力學(xué)參數(shù)，分析了不同地層含水量下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)不同部位的動力響應(yīng)規(guī)律。
　　(4)介紹了混凝土的疲勞累積損傷理論，分析了混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞破壞機理，根據(jù)他人對混凝土進行的抗壓、抗拉疲勞試驗，結(jié)合自身的數(shù)值分析結(jié)果，選定了兩組混凝土抗拉 S-N曲線進行不同混凝土管片初始損傷和不同黃土地層含水量影響下的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)疲勞壽命發(fā)展趨勢，量化了在保證地鐵運行設(shè)計壽命內(nèi)