【碩士】列車荷載作用下立體交叉隧道結構動力響應分析【2009】

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內容簡介

　　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　　隨著我國國民經濟的高速增長、交通設施建設需求的增加和地下空間綜合開發(fā)利用，不可避免的出現立體交叉隧道。本文以新梅花山和烏蒙山近距離立體交叉隧道為背景，根據圍巖一隧道結構動力相互作用的基本哩論，利用ANSYS建立圍巖一隧道結構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。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的激振力來模擬列車豎向動荷載，然后確定初始應力場，并通過對圍巖一隧道結構體系進行模態(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構組成的系統(tǒng)進行了動力響應分析?！　》謩e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，確定在列車振動荷載作用下襯砌結構的薄弱部位及其相應的位移和應力。　　本文根據模擬計算結果，研究了列車振動荷載作用下隧道結構動力響應的有關規(guī)律。本文主要從結構的位移、加速度響應以及彎矩、軸力等方面進行了分析，對計算數據進行了討論和分析。研究了隧道結構位移、加速度的響應時程曲線以及結構內力隨動力作用時間變化的空間分布以及響應時程曲線。結果表明：結構最大動力響應發(fā)生在輪對經過測點后的某個時刻，略滯后于經過時刻點，對隧道結構而言，圍巖靜荷載是結構設計的控制荷載，列車振動引起的附加內力增幅較小。本文研究成果對評價立體交叉隧道襯砌結構的動力穩(wěn)定性和完善鐵路隧道結構的設計理論具有一定的指導意義。　　

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