穿越施工中軌道與隧道底板相互作用理論分析與數(shù)值模擬.pdf

1、隨著城市地鐵的大規(guī)模建設，勢必越來越多地出現(xiàn)新建線路穿越既有地鐵隧道的現(xiàn)象。穿越施工引起既有隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，進而引起其上的軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，由于鋼軌、道床板、隧道結(jié)構(gòu)并不是一體，三者之間將產(chǎn)生變形差異，嚴重時鋼軌與道床板間、道床板與隧道結(jié)構(gòu)間還會產(chǎn)生脫空。軌道結(jié)構(gòu)變形關(guān)系到既有地鐵運營的舒適性和安全性，也關(guān)系到新建工程施工方法及軌道安全防護措施的選擇?？梢姡谝阎淼赖装遄冃瘟康那闆r下，如何準確確定既有軌道結(jié)構(gòu)的變形量至關(guān)重要。目前，

2、人們在進行穿越施工的軌道結(jié)構(gòu)力學分析時，忽略了軌道與隧道結(jié)構(gòu)的相互作用，簡單地將軌道與隧道結(jié)構(gòu)的變形視為一致，且對于隧道結(jié)構(gòu)變形引起的軌道結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力的計算主要依賴于數(shù)值模擬，對解析計算方面的研究較少。因此，進行軌道與隧道結(jié)構(gòu)的相互作用研究具有重要的理論與實踐意義。
　　本文采用理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，探討了軌道與隧道結(jié)構(gòu)的相互作用規(guī)律，探究了隧道結(jié)構(gòu)變形引起的軌道結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力的計算方法。主要研究成果如下:
　　

3、(1)建立了考慮大變形的軌道結(jié)構(gòu)控制微分方程，在微分方程中引入階梯函數(shù)H(x)以描述軌道與隧道的脫空。采用傅里葉級數(shù)解法對控制微分方程進行了求解，用數(shù)值模擬驗證了理論方法的正確性。
　　(2)采用有限元軟件ANSYS建立了鋼軌-彈性支承塊式道床（鋼彈簧浮置板道床）-隧道結(jié)構(gòu)相互作用有限元模型，采用不受拉桿單元考慮鋼軌與道床板間、道床板與隧道底板間可能產(chǎn)生的脫空。
　　(3)考慮隧道底板變形方式、隧道底板最大變形值、沉降槽寬度