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试议荷载地铁荷载作用下隧道周围土体—结构动力响应和变形

收藏本文 2024-01-28 点赞:6137 浏览:14340 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:近年来我国地铁运输系统迅猛进展,但是随着地铁的快速进展,地铁长期运营引起的土体变形和隧道结构破坏等不足日益突出,由此对地铁运转引发的土体动力响应和长期变形不足的探讨已显得十分必要。本论文基于工程实际,采取ABAQUS有限元浅析软件建立二维有限元模型,浅析地铁结构-土层系统在地铁振动模拟荷载作用下的动力响应和土体变形规律,本论文的主要结论如下:1.通过浅析地表各个参考点在时域内的速度、加速度时程曲线,得到地面的振动强度随着距地铁线路距离的增大有减小的走势,并且振动强度在水平方向上的衰减比竖直方向的衰减要迅速;地面在水平方向的振动比竖直方向的振动强度略小。在频域内浅析得到地铁引起地面的振动主要以频率低于50Hz的振动为主,各方向分量的频率成分主要集中在10~20Hz和30~40Hz之间。2.通过浅析衬砌的拱顶、侧墙、仰拱处的内力时程曲线及位移时程曲线,比较衬砌在水平方向和竖直方向的变化,得到仰拱处受轴力的影响最大,侧墙处的弯矩及剪力最大,衬砌的变形以竖向为主,整体体现为沉降,仰拱部位的沉降最大,侧墙和拱顶处的竖向变形比较接近。3.在隧道周围土体建立参考点,浅析列车单次加载动力计算时各参考点的位移时程曲线;随后增加荷载的循环次数,得到在动荷载作用下,土体的沉降量在运营初期比较大,在运转第10年左右,土层变形逐渐趋于稳定;浅析土体的长期变形规律,得到土体表面最大的沉降,并与实测值进行浅析比较,发现土体变形较大的区域主要集中在隧道周围土体和土体的表面,在距离隧道中心5D左右处(D为隧道的直径),土体的变形基本稳定。最后,在总结全文的基础上,提出了需要进一步探讨的不足。关键词:地铁振动荷载论文动力响应论文隧道论文土体变形论文数值模拟论文

    摘要4-5

    Abstract5-8

    第一章 绪论8-16

    1.1 国内外探讨近况和进展走势9-15

    1.1.1 列车振动荷载和传播规律的探讨与进展9-11

    1.1.2 列车运转振动动力响应浅析11-13

    1.1.3 地铁隧道沿线周围土体长期振陷的浅析与探讨13-15

    1.2 本论文主要工作15-16

    1.2.1 探讨内容15

    1.2.2 探讨策略15-16

    第二章 隧道周围土体-结构动力响应浅析16-27

    2.1 单元的运动微分方程16-19

    2.2 系统动力响应19-22

    2.2.1 动力响应的时域浅析法19-20

    2.2.2 动力响应的频域浅析法20-21

    2.2.3 振型叠加法21-22

    2.2.4 频谱浅析22

    2.3 ABAQUS 大型有限元介绍22-23

    2.3.1 abaqus 动力学浅析22-23

    2.3.2 本论文采取的摩尔库伦模型介绍23

    2.4 程序的阻尼模型23-24

    2.5 有限元浅析历程的思路与基本步骤24-27

    第三章 地表土体动力响应浅析27-42

    3.1 模型的建立27-30

    3.1.1 计算横断面的选取27-28

    3.1.2 材料参数的确定28

    3.1.3 网格划分对计算结果的影响浅析28-30

    3.2 地铁列车荷载的模拟30-32

    3.3 参考点的建立与计算浅析32-40

    3.3.1 土体在水平方向的速度时程曲线33-34

    3.3.2 土体在竖直方向的速度时程曲线34-40

    3.4 振动的频域浅析40-41

    3.5 小结41-42

    第四章 地铁列车振动对隧道衬砌影响的探讨42-52

    4.1 模型的建立42-43

    4.2 隧道衬砌结构动力响应特性浅析43-51

    4.2.1 衬砌结构受力浅析43-47

    4.2.2 衬砌结构变形浅析47-51

    4.3 小结51-52

    第五章 地铁荷载作用下隧道土体长期沉降浅析52-70

    5.1 有限元计算53

    5.1.1 列车荷载的模拟及材料参数的确定53

    5.2 单次列车运转时地表土体变形53-57

    5.2.1 地表计算参考点位置53-54

    5.2.2 地表水平方向位移时程曲线54-55

    5.2.3 地表竖直方向位移时程曲线55-57

    5.3 单次列车运转时隧道周围土体变形57-60

    5.3.1 隧道周围土体计算参考点的选取57

    5.3.2 隧道周围土体水平向位移时程曲线57-59

    5.3.3 隧道周围土体竖向位移时程曲线59-60

    5.4 地铁荷载下土体的长期沉降浅析60-64

    5.4.1 施加循环荷载计算土体变形61-64

    5.5 土体的长期沉降规律64-69

    5.5.1 土体在水平方向的变形浅析64-66

    5.5.2 土体在竖直方向的变形浅析66-69

    5.6 小结69-70

    第六章 结论与展望70-72

    6.1 本论文主要结论70-71

    6.2 尚有着的不足与展望71-72

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