近年來地震多發(fā)的中西部黃土地區(qū)地鐵工程建設(shè)逐年增多。由于黃土具有柱狀節(jié)理、弱膠結(jié)和震陷的特殊性,增加了黃土地區(qū)地鐵地下結(jié)構(gòu)的地震災(zāi)害。因此,研究黃土地區(qū)地鐵隧道地震響應(yīng)規(guī)律十分必要,且具有非常重要的學(xué)術(shù)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。本文通過黃土-地鐵隧道動(dòng)力接觸摩擦特性試驗(yàn),系統(tǒng)研究了黃土與結(jié)構(gòu)接觸摩擦系數(shù)的變化規(guī)律,為黃土地區(qū)地鐵隧道動(dòng)力相互作用地震反應(yīng)分析模型參數(shù)的取值提供依據(jù);基于軌道-列車體系的動(dòng)力分析,得到列車荷載時(shí)程曲線,采用ABAQUS非線性有限元分析軟件建立地震與列車荷載耦合作用下地鐵隧道結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析模型,研究了不同類型地震動(dòng)、不同土層覆蓋厚度和不同結(jié)構(gòu)埋深等工況下地鐵隧道結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)規(guī)律。論文主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)設(shè)計(jì)黃土-地鐵隧道動(dòng)力接觸摩擦特性試驗(yàn),分別在不同法向壓力、不同豎向加速度、不同含水率和不同構(gòu)造深度等條件下開展室內(nèi)試驗(yàn)研究,得到各因素對(duì)土-結(jié)構(gòu)接觸摩擦系數(shù)的影響規(guī)律,優(yōu)化了黃土場(chǎng)地與地鐵隧道動(dòng)力相互作用模型中接觸摩擦參數(shù)的取值方法。(2)將軌道系統(tǒng)簡(jiǎn)化為彈簧之上的無限長(zhǎng)梁,基于赫茲接觸理論建立車輪與軌道相互作用過程的動(dòng)力學(xué)方程,并采用西安地鐵列車參數(shù)和軌道參數(shù)進(jìn)行軌道-列車體系的動(dòng)力分析,得到列車荷載的時(shí)程曲線,建立黃土場(chǎng)地條件下地鐵隧道在地震與列車荷載耦合作用下的數(shù)值分析模型,為開展黃土地區(qū)地鐵隧道地震反應(yīng)分析提供科學(xué)方法。(3)基于建立的數(shù)值模型,研究了不同類型地震動(dòng)、不同土層覆蓋厚度、不同結(jié)構(gòu)埋深等工況下地鐵隧道結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)特性,得到了地震與列車荷載耦合作用下地鐵隧道結(jié)構(gòu)的峰值加速度、最大水平位移和最大豎向位移等地震響應(yīng)規(guī)律,指出了地鐵隧道結(jié)構(gòu)在地震與列車荷載耦合作用下的抗震薄弱的部位,為黃土地區(qū)地鐵地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)和抗震理論研究提供參考。
【學(xué)位單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U231;U452.28
【部分圖文】：

1.1.1 研究背景近些年，隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)城市化發(fā)展步伐加快、人口快速增長(zhǎng)城市人口數(shù)量和汽車保有量逐年增加，導(dǎo)致城市交通擁堵與環(huán)境污染等嚴(yán)重問題，城健康發(fā)展受到限制。城市地下空間的開發(fā)和有效利用是解決城市交通問題與緩解環(huán)境力的重要措施[1-2]。我國(guó)大部分城市都處于抗震設(shè)防區(qū)，地下結(jié)構(gòu)抗震是開發(fā)利用地空間必須面對(duì)的問題。一般認(rèn)為地下結(jié)構(gòu)在周圍土體的保護(hù)下，地震安全性較高。然歷史地震災(zāi)害表明，地下結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下會(huì)發(fā)生破壞，例如在 1995 年日本阪神發(fā)Ms7.2 級(jí)地震中神戶市大開地鐵車站受到了很嚴(yán)重的損壞,造成神戶市 5 個(gè)地鐵車站3km 左右地鐵區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)破壞。車站的破壞大多集中在中柱的位置，柱子被壓碎，成地鐵車站頂板坍塌以及地面下沉，最大沉降達(dá) 2.5m[3]，如圖 1.1 所示。地下結(jié)構(gòu)發(fā)地震破壞將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，這極大的提高了學(xué)術(shù)界和工程界對(duì)城市地下結(jié)構(gòu)地響應(yīng)規(guī)律和地震安全的關(guān)注。

10（e）加載裝置實(shí)物圖2 滑道； 2-1 階梯臺(tái)； 3-1 4 滑塊； 4-1 凸沿； 5 待 7 加載墊塊； 8-1 第一壓力傳感器； 8-2 10 鎖緊螺母； 11 支撐盤； 11-112 連接件。圖 2.1 黃土-隧道結(jié)構(gòu)接觸面摩擦參數(shù)測(cè)試裝置

拉毛見圖 2.2。在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù) 28 天，按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)]（GB50081-2002）規(guī)定對(duì) 100m m 100mm 100mm尺寸的 6 個(gè)混凝土試塊上進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)定見圖 2.3，實(shí)測(cè)混凝土抗壓強(qiáng)度為 34.5 MPa 見表 2.1（a）混凝土刻痕位置 （b）混凝土試塊刻痕圖 2.2 混凝土試塊
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本文編號(hào)：2850172