黃土地區(qū)列車振動(dòng)對(duì)地鐵盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期性能影響研究.pdf

1、近年來，地鐵建設(shè)在我國(guó)各大城市如火如荼地進(jìn)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(píng)判一個(gè)城市發(fā)展?fàn)顩r、現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。然而，隨著地鐵的運(yùn)行時(shí)間逐漸增長(zhǎng)，在列車振動(dòng)荷載的長(zhǎng)期作用下，隧道結(jié)構(gòu)可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的病害，影響地鐵的運(yùn)行安全，甚至達(dá)不到地鐵隧道要求的設(shè)計(jì)壽命100年，因此亟需開展對(duì)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)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(cè)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(duì)黃土地區(qū)地鐵列車振動(dòng)荷載作用下的盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)和壽命預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究，主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　(1)分析了地鐵列車振動(dòng)荷載產(chǎn)生的機(jī)理，介紹了列車振動(dòng)荷載模擬的基本方法，通過列車振動(dòng)荷載人工激勵(lì)函數(shù)，根據(jù)西安地鐵2號(hào)線的列車編組形式及車輛計(jì)算參數(shù)，計(jì)算得出西安地區(qū)地鐵典型的列車振動(dòng)荷載，結(jié)合本文的計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了列車振動(dòng)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(jìn)行計(jì)算，從豎向加速度、豎向位移及動(dòng)應(yīng)力響應(yīng)三個(gè)方面分析了不同初始損傷下盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律，確定了列車振動(dòng)荷載下隧道結(jié)構(gòu)的最不利位置，并和振動(dòng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比，得出在一次列車荷載作用下不會(huì)對(duì)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(duì)黃土在增、減濕工況下的動(dòng)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(dòng)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(jī)理，根據(jù)他人對(duì)混凝土進(jìn)行的抗壓、抗拉疲勞試驗(yàn)，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(jìn)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(shì)，量化了在保證地鐵運(yùn)行設(shè)計(jì)壽命內(nèi)