本文選題：盾構(gòu)隧道 + 解析解��； 參考：《上海工程技術(shù)大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著城市軌道交通與地下工程的快速發(fā)展,許多大城市的地鐵線路逐漸網(wǎng)格化,地鐵隧道之間的交叉已不可避免。新建隧道在下穿既有隧道時將引起既有隧道結(jié)構(gòu)和軌道發(fā)生變形,進(jìn)而可能對地鐵列車運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性等產(chǎn)生不利影響。因此,如何預(yù)測盾構(gòu)下穿施工影響下既有線的變形值并評價下穿擾動下既有線的安全性狀,給出相應(yīng)的指標(biāo),將穿越工程對地鐵結(jié)構(gòu)以及列車運(yùn)行的影響降低到可接受范圍內(nèi),就顯得尤為重要。本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上,主要開展了以下幾方面的工作:(1)新建盾構(gòu)隧道下穿施工引起既有隧道發(fā)生變形的解析解推導(dǎo)針對新建隧道正交下穿既有隧道工況,建立盾構(gòu)下穿引起既有隧道豎向位移的理論計算模型。采用兩階段法計算盾構(gòu)下穿施工對既有隧道受力和變形的影響,第一階段計算盾構(gòu)掘進(jìn)引起的土體位移:通過匯源法求解盾尾土體損失引起的土體位移,基于Mindlin解采用數(shù)值積分方法得到盾構(gòu)施工的正面推進(jìn)力、側(cè)壁摩擦力和注漿壓力引起的土體位移;第二階段分析土體位移對既有隧道的影響:將第一階段計算的土體位移換算為荷載,基于Pasternak地基模型建立新建隧道的平衡微分方程,最終求解得到既有隧道由于下穿隧道盾構(gòu)施工而產(chǎn)生的豎向位移解析解。該解析解可計算既有隧道因盾構(gòu)下穿施工而產(chǎn)生的位移和內(nèi)力。(2)隧道變形對軌道結(jié)構(gòu)幾何形位的影響基于經(jīng)典的彈性地基梁理論,建立了鋼軌-整體道床的雙層疊合梁模型,得到了雙層疊合梁的平衡微分方程并求得其通解,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了考慮盾構(gòu)下穿施工影響的疊合梁模型的通解,并針對不同工況(有無下穿施工影響)下的疊合梁結(jié)構(gòu)變形及內(nèi)力進(jìn)行了力學(xué)分析。為了建立一種更加簡化的軌道變形計算方法,考慮軌道結(jié)構(gòu)各層之間的連結(jié)關(guān)系,扣件系統(tǒng)簡化為線性彈簧,整體道床與隧道底板之間的連結(jié)采用純受壓彈簧模擬,將鋼軌與整體道床視為自由梁,基于經(jīng)典力學(xué)理論推導(dǎo)了隧道沉降與鋼軌變形間映射關(guān)系的解析表達(dá)式。簡化后的映射關(guān)系能更加快速地確定盾構(gòu)下穿施工引起的軌道幾何形位的變化。(3)盾構(gòu)下穿施工對輪軌動力響應(yīng)的影響為了分析盾構(gòu)下穿施工對既有地鐵線路列車運(yùn)行安全性和平穩(wěn)性的影響,基于多體動力學(xué)理論、輪軌動力學(xué)原理以及有限元方法建立了車輛-軌道系統(tǒng)的垂向耦合動力學(xué)模型,并采用FORTRAN語言編制了相應(yīng)的車輛-軌道系統(tǒng)動力分析程序(DRIS)。該模型全面考慮了盾構(gòu)下穿對既有隧道的影響、隧道變形與鋼軌變形之間的映射關(guān)系以及輪軌動態(tài)接觸關(guān)系,可以快速計算分析下穿施工對既有地鐵線路輪軌動力響應(yīng)的影響。利用所編制的程序,計算分析了盾構(gòu)施工前后車輛及軌道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)基本特性,并研究了施工引起的不同沉降幅值、波長以及列車運(yùn)行速度對輪軌動力響應(yīng)的影響。結(jié)果表明,車體振動加速度、垂向輪軌力、鋼軌位移以及鋼軌垂向加速度均隨沉降幅值與車速的提高而增大,在沉降波長為14m、車速為80km/h的條件下,沉降幅值超過19.52mm時,車體垂向加速度超過了限值,因此,施工時應(yīng)格外注意控制軌道結(jié)構(gòu)的沉降幅值。本文研究成果可為盾構(gòu)下穿類工程實(shí)踐提供理論參考。
[Abstract]:With the rapid development of the urban rail transit and underground engineering , the subway lines in many big cities are gradually meshed , and the cross between the subway tunnels has become inevitable . ( 3 ) In order to analyze the influence of shield tunneling construction on the train running safety and stability of existing subway lines under shield tunneling , the paper establishes the dynamic response of vehicle - rail system on the basis of multi - body dynamics theory , wheel - rail dynamics principle and finite element method .
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U455.43

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2049415