【摘要】：隨著我國(guó)高速鐵路建設(shè)的全面展開(kāi),必然會(huì)涌現(xiàn)出越來(lái)越多的高速鐵路隧道。高速鐵路隧道有著更為嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),為了保證高速列車能夠長(zhǎng)期、持續(xù)地安全、平穩(wěn)運(yùn)行,對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定性提出了更高的要求,高速鐵路隧道的動(dòng)力響應(yīng)研究已成為一個(gè)重要課題。本文以高速鐵路隧道為研究對(duì)象,采用數(shù)值分析、模型試驗(yàn)等研究方法,系統(tǒng)研究了高速鐵路隧道在列車振動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)規(guī)律及其影響因素,并就高速列車所引發(fā)的振動(dòng)和噪聲問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)的減振降噪試驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容與成果如下：(1)基于高速鐵路隧道振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算原理及彈塑性理論,采用Marc有限元軟件建立高速鐵路隧道計(jì)算模型進(jìn)行動(dòng)力分析,得到高速列車振動(dòng)荷載作用下隧道動(dòng)力響應(yīng)基本規(guī)律。結(jié)果表明：隧道襯砌結(jié)構(gòu)和隧道基底圍巖的動(dòng)力響應(yīng)隨著其離振源距離的增大而減小。列車振動(dòng)荷載對(duì)襯砌邊墻以下部位影響相對(duì)較大。通過(guò)分析對(duì)比單、雙線不同行車條件下隧道的動(dòng)力響應(yīng),得出：行車條件的改變不會(huì)影響隧道的動(dòng)力響應(yīng),但在雙線行車條件下,隧道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)明顯大于單線行車時(shí)相應(yīng)數(shù)值的規(guī)律。單次行車不會(huì)造成隧道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度破壞,襯砌結(jié)構(gòu)的破壞主要受抗拉強(qiáng)度控制。(2)在研究高速鐵路動(dòng)力響應(yīng)基本規(guī)律的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地探討了高速鐵路隧道動(dòng)力響應(yīng)的影響因素及其影響程度。結(jié)果表明：隨著行車速度的提高,隧道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)增大,其中,加速度和速度隨行車速度的變化尤為明顯。圍巖條件對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的影響很顯著。隨著圍巖等級(jí)的提高,襯砌結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)明顯增大。襯砌混凝土強(qiáng)度等級(jí)對(duì)隧道動(dòng)力響應(yīng)的影響很小。隨著襯砌、填充層厚度的增大,隧道動(dòng)力響應(yīng)減小。適當(dāng)增大襯砌和填充層厚度可以起到一定的減振作用。(3)基于高速列車振動(dòng)和噪聲的產(chǎn)生機(jī)理,以高速鐵路隧道為研究對(duì)象,采用模型試驗(yàn)的研究方法進(jìn)行減振降噪試驗(yàn)研究。結(jié)果表明：振動(dòng)和噪聲隨著行車速度的提高而增大。在鋼軌腰部粘貼橡膠阻尼材料和在隧道內(nèi)部鋪設(shè)多孔吸聲材料這兩種減振降噪措施均具有一定的減振降噪效果,前者的減振降噪的綜合效果要優(yōu)于后者。同時(shí),兩者都滿足技術(shù)及施工簡(jiǎn)單可行,經(jīng)濟(jì)合理的要求,具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。該試驗(yàn)研究成果對(duì)高速鐵路隧道的設(shè)計(jì)和施工具有重要的指導(dǎo)意義,并為高鐵建設(shè)和減振降噪設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。
[Abstract]:With the development of China's high-speed railway construction, more and more high-speed railway tunnels will emerge. High-speed railway tunnels have more strict technical standards. In order to ensure the long-term, continuous safety and smooth operation of high-speed trains, higher requirements for the dynamic stability of tunnel structures are put forward. The research on dynamic response of high-speed railway tunnel has become an important subject. Taking the high-speed railway tunnel as the research object, this paper systematically studies the dynamic response law of the high-speed railway tunnel under the train vibration load and its influencing factors by means of numerical analysis, model test and other research methods. The vibration and noise caused by high-speed train are studied in this paper. The main research contents and achievements are as follows: (1) based on the principle of vibration response calculation and elastic-plastic theory of high-speed railway tunnel, the dynamic analysis of high-speed railway tunnel is carried out by using Marc finite element software. The basic law of tunnel dynamic response under the vibration load of high-speed train is obtained. The results show that the dynamic response of the tunnel lining structure and the surrounding rock of the tunnel basement decreases with the increase of the distance from the vibration source. The influence of train vibration load on the side wall of lining is relatively large. By analyzing the dynamic response of the tunnel under different driving conditions, it is concluded that the change of the driving condition will not affect the dynamic response of the tunnel, but under the two-lane driving condition, the dynamic response of the tunnel will not be affected by the change of the driving condition. The dynamic response of tunnel structure is obviously larger than that of single-lane driving. The failure of lining structure is mainly controlled by tensile strength. (2) on the basis of studying the basic law of dynamic response of high-speed railway, the failure of lining structure is mainly controlled by tensile strength. (2) the basic law of dynamic response of high-speed railway is studied. The influence factors and degree of dynamic response of high-speed railway tunnel are discussed systematically. The results show that with the increase of the driving speed, the dynamic response of the tunnel structure increases, especially with the acceleration and velocity changing with the driving speed. The influence of surrounding rock condition on dynamic response of lining structure is significant. With the improvement of surrounding rock grade, the dynamic response of lining structure increases obviously. The strength grade of concrete lining has little effect on the dynamic response of tunnel. With the increase of lining and filling layer thickness, the dynamic response of tunnel decreases. Properly increasing the thickness of lining and filling layer can play a certain role in reducing vibration. (3) based on the mechanism of vibration and noise of high-speed train, the tunnel of high-speed railway is taken as the research object. The research method of model test is used to reduce vibration and noise. The results show that the vibration and noise increase with the increase of driving speed. The rubber damping material pasted on the waist of the rail and the porous sound absorbing material in the tunnel have certain damping and noise reduction effects. The former is better than the latter in reducing vibration and noise. At the same time, both of them meet the requirements of simple, feasible, economical and reasonable technology and construction, and have great practical application value. The experimental results have important guiding significance for the design and construction of high-speed railway tunnel, and provide a theoretical basis for the construction of high-speed railway and the design of vibration and noise reduction.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U451.3;U270.16

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