【摘要】：高鐵隧道運(yùn)營(yíng)時(shí)會(huì)受到運(yùn)行列車動(dòng)載作用,但目前高速鐵路隧道在列車荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)研究較為滯后,尤其是對(duì)含空洞等缺陷的隧道襯砌動(dòng)力學(xué)響應(yīng)研究嚴(yán)重不足。因此,本文依托于國(guó)家自然科學(xué)基金——高鐵聯(lián)合基金(U1434211),采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與數(shù)值模擬的研究方法,以我國(guó)現(xiàn)行的典型雙線高速鐵路隧道襯砌結(jié)構(gòu)為對(duì)象,系統(tǒng)研究了含缺陷與不含缺陷狀態(tài)下隧道襯砌結(jié)構(gòu)在列車振動(dòng)荷載作用下襯砌拱圈加速度響應(yīng)分布特征,深入探討了含空洞工作的高速鐵路隧道襯砌拱圈的振動(dòng)加速度響應(yīng)規(guī)律,研究結(jié)果對(duì)揭示含空洞服役的高鐵隧道的長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性態(tài)、結(jié)構(gòu)損傷演變規(guī)律、災(zāi)變破壞前兆,提高高鐵安全運(yùn)營(yíng)系數(shù)等均具有重要參考意義。主要研究?jī)?nèi)容與成果如下:(1)運(yùn)用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)方法,結(jié)合雷達(dá)檢測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)和查閱鐵路相關(guān)數(shù)據(jù)資料,采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法總結(jié)了高速鐵路隧道普遍存在的一些病害問(wèn)題�？芍壳拌F路隧道病害普遍存在于襯砌拱頂,而病害主要以不密實(shí)與空洞為主,且在拱頂位置出現(xiàn)嚴(yán)重等級(jí)缺陷的概率較大,為后續(xù)研究的重點(diǎn)放在拱頂空洞缺陷提供了現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)支持。(2)在雙線隧道襯砌現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)行了隧道—路基—軌道作為整體結(jié)構(gòu)在高速列車振動(dòng)作用下加速度測(cè)試試驗(yàn),通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析,給出了在某一特定列車時(shí)速下的襯砌橫向振動(dòng)加速度與豎向振動(dòng)加速度沿拱圈的分布規(guī)律,并得到了襯砌在近車一側(cè)與遠(yuǎn)車一側(cè)的振動(dòng)響應(yīng)規(guī)律;各速度級(jí)列車引起隧道襯砌振動(dòng)頻譜可知,在相同測(cè)點(diǎn)位置不同速度級(jí)振動(dòng)引起的襯砌振動(dòng)頻率接近,墻腳測(cè)點(diǎn)1振動(dòng)頻率為133.125Hz~136.25Hz范圍且伴有高頻成分響應(yīng),墻腳以上1m測(cè)點(diǎn)2振動(dòng)頻率為176.25Hz~190Hz范圍且高頻衰減,墻腳以上2m測(cè)點(diǎn)3振動(dòng)頻率為196.875Hz~218.125Hz范圍,墻腳以上3m測(cè)點(diǎn)4振動(dòng)頻率為190.75Hz~231.25Hz范圍,墻腳以上5m測(cè)點(diǎn)5振動(dòng)頻率為174.375Hz~178.375Hz,且在測(cè)點(diǎn)5位置高頻振動(dòng)衰減明顯;不同速度動(dòng)車組、單機(jī)和軌檢車通過(guò)隧道時(shí)引起的襯砌振動(dòng)加速度主頻在130Hz~230Hz之間,且具有200Hz以下傳遞比較大的特性。(3)簡(jiǎn)單介紹了動(dòng)力荷載求解方法在ABAQUS有限元軟件中的應(yīng)用,并運(yùn)用經(jīng)典的列車荷載公式進(jìn)行模型荷載輸入。在實(shí)測(cè)列車輪軌力及頻譜分析的基礎(chǔ)上,對(duì)公式計(jì)算中的軌道計(jì)算波長(zhǎng)與矢高值進(jìn)行了修正,以用于所測(cè)隧道線路軌道不平順情況,彌補(bǔ)列車荷載實(shí)測(cè)值的不足,減少采用經(jīng)典數(shù)學(xué)公式進(jìn)行模型計(jì)算帶來(lái)的誤差,使得模型荷載計(jì)算更貼近于實(shí)際。(4)基于ABAQUS有限元軟件,建立二維有限元模型模擬了隧道結(jié)構(gòu)在列車荷載作用下,襯砌結(jié)構(gòu)背后在含空洞與不含空洞狀態(tài)下的拱圈振動(dòng)加速度響應(yīng),模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合,驗(yàn)證了模型各參數(shù)選取的適用性,并初步得到了襯砌拱圈在含空洞與不含空洞狀態(tài)下的振動(dòng)加速度響應(yīng)傳遞規(guī)律;給出了襯砌背后含相同尺寸空洞狀態(tài)下,不同列車時(shí)速對(duì)襯砌拱圈振動(dòng)加速度響應(yīng)的影響規(guī)律;給出了在同一時(shí)速列車荷載作用下,不同空洞尺寸對(duì)襯砌拱圈振動(dòng)加速度響應(yīng)的影響規(guī)律,得到了最不利空洞尺寸。(5)建立了隧道三維有限元模型,對(duì)隧道襯砌背后不含空洞、含平行空洞與錯(cuò)位空洞的模型中襯砌振動(dòng)加速度響應(yīng)進(jìn)行了研究,得到平行空洞對(duì)隧道襯砌振動(dòng)響應(yīng)影響更大的結(jié)論;并且針對(duì)平行空洞的模型,分別從空洞寬度、長(zhǎng)度與洞間距等方面,對(duì)空洞間的襯砌振動(dòng)加速度響應(yīng)進(jìn)行了研究,得到了多空洞存在狀態(tài)下空洞寬度、長(zhǎng)度與空洞間距離對(duì)襯砌拱圈振動(dòng)加速度影響的最不利狀態(tài)因素。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U451.3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 肖乾;昌超;王立乾;王磊;;輪軌振動(dòng)行為下高速輪軌滾動(dòng)接觸瞬態(tài)特性分析[J];中國(guó)鐵道科學(xué);2017年03期

2 耿亞帥;朱正國(guó);顧廣彬;張暢飛;王道遠(yuǎn);;地震作用下隧道襯砌背后不同位置空洞影響分析[J];國(guó)防交通工程與技術(shù);2016年01期

3 朱正國(guó);耿亞帥;武杰;朱永全;王道遠(yuǎn);韓現(xiàn)民;;地震作用下隧道襯砌背后空洞影響機(jī)制研究[J];鐵道工程學(xué)報(bào);2015年09期

4 張成平;馮崗;張旭;韓凱航;張頂立;;襯砌背后雙空洞影響下隧道結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)分析[J];巖土工程學(xué)報(bào);2015年03期

5 江波;齊法琳;;高原凍土隧道地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)分析[J];鐵道建筑;2014年05期

6 劉敦文;楊光;彭懷德;;爆破作用下拱頂襯砌脫空對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全的影響分析[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年10期

7 肖京平;黃志祥;陳立;;高速列車空氣動(dòng)力學(xué)研究技術(shù)綜述[J];力學(xué)與實(shí)踐;2013年02期

8 魏鵬勃;夏禾;曹艷梅;;地面線城軌列車引起的地面振動(dòng)預(yù)測(cè)模型研究[J];地震工程與工程振動(dòng);2012年06期

9 施成華;雷明鋒;彭立敏;丁祖德;;砂層隧道列車振動(dòng)響應(yīng)與地基累積變形研究[J];鐵道學(xué)報(bào);2011年07期

10 康富中;江波;賀少輝;齊法琳;;地質(zhì)雷達(dá)在風(fēng)火山隧道病害檢測(cè)中的應(yīng)用與結(jié)果分析[J];工程地質(zhì)學(xué)報(bào);2010年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 黃娟;基于損傷理論的高速鐵路隧道結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)分析及疲勞壽命研究[D];中南大學(xué);2010年

，

本文編號(hào)：2407577