地鐵車輛-隧道動(dòng)力非線性耦合系統(tǒng)數(shù)值模擬方法與應(yīng)用.pdf

1、隨著中國(guó)城市地鐵軌道交通的發(fā)展邁進(jìn)快速膨脹階段，不同種類的隧道成為地鐵軌道交通建設(shè)和發(fā)展的非常重要的組成部分，因此有必要對(duì)車輛高速交會(huì)及多工況運(yùn)行對(duì)隧道襯砌的影響展開深入的研究。數(shù)值模擬是一種高效的研究方法，它能夠?qū)⒑芏嘁酝苣承┮蛩氐闹萍s而不能高效地實(shí)施理論研究以及試驗(yàn)驗(yàn)證的繁雜理論以及實(shí)際工程難題，經(jīng)過(guò)某些計(jì)算機(jī)軟件的數(shù)值模擬獲得相對(duì)圓滿的答案。本文將地鐵車輛-隧道動(dòng)力非線性耦合系統(tǒng)進(jìn)行三維非線性整體建模，對(duì)該系統(tǒng)開展了深入的數(shù)值仿

2、真研究。
　　以南京地鐵十號(hào)線過(guò)江隧道工程三維仿真模擬為工程應(yīng)用背景，針對(duì)地鐵車輛和隧道提出了動(dòng)力非線性耦合的三維數(shù)值建模方法，并根據(jù)設(shè)計(jì)方提供的設(shè)計(jì)圖紙和勘探資料建立了地鐵車輛-隧道動(dòng)力非線性耦合系統(tǒng)的全三維數(shù)值仿真模型，地鐵車輛為剛-柔耦合多體動(dòng)力學(xué)有限元模型，土體為彈塑性分層模型，并用粘彈性人工邊界模擬無(wú)限域。模型考慮了系統(tǒng)各個(gè)部分如襯砌與土體之間、車輛與軌道之間不同類型的耦合作用，整體模型逼近真實(shí)情況。
　　在建立的

3、地鐵車輛-隧道動(dòng)力非線性耦合系統(tǒng)數(shù)值模型的基礎(chǔ)上，對(duì)該系統(tǒng)開展了深入的數(shù)值仿真研究。開展了隧道-土體系統(tǒng)的初始工況仿真，在隧道襯砌、道床、隔板、平臺(tái)、煙道板、牛腿等內(nèi)部結(jié)構(gòu)完工以后，該耦合系統(tǒng)在土體內(nèi)部壓力、自身重力以及外水壓力三者一致作用下的起始形變以及應(yīng)力狀況對(duì)大型隧道工程的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析至關(guān)重要，為符合實(shí)際情況并得到正確的結(jié)果，需要考慮土體和隧道結(jié)構(gòu)等系統(tǒng)重要組成部分在非運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下的初始靜應(yīng)力場(chǎng)，系統(tǒng)的初始靜應(yīng)力場(chǎng)是后續(xù)系統(tǒng)動(dòng)力

4、學(xué)性能模擬分析的基礎(chǔ)；開展了單洞雙線隧道中地鐵車輛交會(huì)仿真，以系統(tǒng)初始靜應(yīng)力場(chǎng)為初始條件，仿真模擬了實(shí)際運(yùn)營(yíng)中地鐵車輛在隧道中交會(huì)的全過(guò)程，并與單車運(yùn)行工況進(jìn)行了對(duì)比，得到地鐵車輛交會(huì)的全過(guò)程對(duì)隧道襯砌的動(dòng)態(tài)影響規(guī)律；開展了地鐵車輛多工況運(yùn)行仿真，將實(shí)際運(yùn)營(yíng)中地鐵車輛存在的牽引、惰行、制動(dòng)等3種工況簡(jiǎn)化為地鐵車輛在隧道中的勻加速、勻速和勻減速運(yùn)動(dòng)，在考慮系統(tǒng)初始應(yīng)力的基礎(chǔ)上，得到隧道襯砌在地鐵車輛多工況運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律。模擬過(guò)程符合