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

內(nèi)容簡介

　　學科專業(yè)：橋梁與隧道工程　　授予學位：工學碩士　　學位授予單位：西南交通大學　　學位年度： 2009年　　隨著我國國民經(jīng)濟的高速增長、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荷載作用下的動力響應(yīng)。首先針對列車荷載的特點，簡化列車振動荷載，從引起車輛振動的幾何不平順條件入手，用一與不平順管理標準相應(yīng)的激振力來模擬列車豎向動荷載，然后確定初始應(yīng)力場，并通過對圍巖一隧道結(jié)構(gòu)體系進行模態(tài)分析，得到體系的振型和頻率，以確定合理的阻尼系數(shù)和時間積分步長。并采用粘一彈性人工邊界以模擬地基的無限性，最后運用Newmark隱式時間積分法，通過彈塑性動力有限元法對列車動荷載與軌下結(jié)構(gòu)組成的系統(tǒng)進行了動力響應(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力響應(yīng)，確定在列車振動荷載作用下襯砌結(jié)構(gòu)的薄弱部位及其相應(yīng)的位移和應(yīng)力?！　”疚母鶕?jù)模擬計算結(jié)果，研究了列車振動荷載作用下隧道結(jié)構(gòu)動力響應(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、軸力等方面進行了分析，對計算數(shù)據(jù)進行了討論和分析。研究了隧道結(jié)構(gòu)位移、加速度的響應(yīng)時程曲線以及結(jié)構(gòu)內(nèi)力隨動力作用時間變化的空間分布以及響應(yīng)時程曲線。結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)最大動力響應(yīng)發(fā)生在輪對經(jīng)過測點后的某個時刻，略滯后于經(jīng)過時刻點，對隧道結(jié)構(gòu)而言，圍巖靜荷載是結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制荷載，列車振動引起的附加內(nèi)力增幅較小。本文研究成果對評價立體交叉隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動力穩(wěn)定性和完善鐵路隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計理論具有一定的指導意義?！　?

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