城際鐵路大直徑盾構隧道列車振動響應與安全評價
發(fā)布時間：2021-03-31 23:30
結合鄭州城際鐵路下穿南水北調中線總干渠大直徑盾構隧道工程建設與運營,采用平面應變模型仿真分析了單雙列車通行、土層地質變化、列車行駛車速、圍巖二次注漿固結、隧道埋深等因素影響下隧道列車振動響應的變化規(guī)律,明確了不同影響因素在列車行駛時對隧道振動響應的敏感特性,為下穿隧道選線提供了設計參考和依據(jù)。采用三維模型仿真分析了南水北調中線總干渠與下穿隧道當交叉角度變化時隧道列車振動響應的變化規(guī)律,明確了總干渠與下穿隧道的相互影響機制,為優(yōu)化總干渠與下穿隧道的交叉角度奠定了基礎;同時結合混凝土疲勞經驗公式,預測并對比分析了不同狀況下列車行駛對隧道襯砌混凝土的疲勞壽命的影響,明確了隧道列車振動響應的安全性。主要成果如下:（1）隧道通行列車時,不同影響因素對隧道列車振動響應的敏感特性:雙列車行駛時,襯砌受力左右對稱,相對于單列車行駛時未施加荷載一側的襯砌應力增長較大,隧道拱頂?shù)沫h(huán)向應力較單列車行駛增長較大,列車振動引起地表產生最大動位移為1.01mm,約為單列車行駛時的2倍�？紤]圍巖二次注漿固結時,僅拱頂部位環(huán)向應力較不考慮時減小0.08MPa,在隧道列車振動響應的相關分析時可不予考慮。隨著隧道埋深的增...
【文章來源】：華北水利水電大學河南省
【文章頁數(shù)】：92 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
穿越點平面圖
2不同影響因素下隧道列車振動響應的影響規(guī)律分析112不同影響因素下隧道列車振動響應為研究不同因素下隧道列車振動響應的影響規(guī)律，對列車振動下隧道動力響應規(guī)律進行初步探索，針對隧道下穿至渠底中心斷面，在不考慮其他影響因素前提下，建立二維平面應變模型，施加列車振動荷載，計算后，對列車振動下隧道襯砌應力進行分析，初步得到列車振動下隧道的動力響應規(guī)律。在此基礎上，為研究不同影響因素（單雙列車通行、土層地質變化、圍巖二次注漿固結、列車行駛速度、隧道埋深）對列車振動下隧道動力響應的影響，分別建立二維平面應變模型，施加列車振動荷載，計算后，分別對不同影響因素下隧道應力進行分析，明確不同影響因素在列車行駛時對隧道振動響應的敏感特性，為下穿隧道選線提供了設計參考和依據(jù)。2.1工程背景新建新鄭機場至鄭州南站城際鐵路，自新鄭機場T2航站樓城際鐵路車站引出，向東下穿南水北調中線總干渠后，向南出地面引入新建的鄭州南站，在DK41+750~DK45+550段采用盾構法施工，全長3800m，為單洞雙線隧道，隧道外徑為12.4m，襯砌厚度0.55m，幅寬2m。隧道盾構段于DK44+620~DK44+720與南水北調中線干渠交叉，隧道軸線與干渠中心線交叉角度約為85°，如圖2-1~2-3所示。盾構段隧道處于平原地區(qū)，地勢平坦開闊，地層為第四系沖積層，巖性主要為粉土、粉質黏土、粉細砂，局部表層存在人工填土。隧道及內部結構材料參數(shù)、地質材料參數(shù)如表2-1、2-2所示。圖2-1穿越點平面圖Fig.2-1Crossingpointplan圖2-2隧道襯砌內輪廓Fig.2-2Tunnellininginnerprofile
華北水利水電大學碩士學位論文12圖2-3總干渠斷面示意圖Fig.2-3Themainchannelsection表2-1混凝土結構力學參數(shù)Table2-1Concretematerialparameters結構名稱彈性模量（Pa）泊松比質量密度（kg/m3)隧道襯砌（C50）3.45×10100.22.50×103填充層（C20）2.55×10100.22.50×103結構梁（C35）3.15×10100.22.50×103軌道板（C40）3.25×10100.22.50×103表2-2地質材料力學參數(shù)Table2-2Soilmaterialparameters層數(shù)厚度（m）壓縮模量（Pa）泊松比粘聚力(Pa)內摩擦角(°)彈性模量（Pa）質量密度（kg/m3)17.4908.55×1060.301.90×10423.62.14×1072.00×10322.9808.14×1060.302.41×10417.62.04×1072.03×10337.2709.47×1060.302.04×10421.92.37×1072.03×10342.1007.10×1060.282.00×10429.01.78×1071.98×103511.858.38×1060.302.47×10420.42.10×1072.02×10367.9009.55×1060.252.54×10421.92.39×1072.00×10378.4201.11×1070.251.00×10333.02.78×1072.01×103829.669.55×1060.252.54×10421.92.39×1072.00×103由《新建鐵路新鄭機場至鄭州南站城際鐵路盾構隧道下穿南水北調中線干線潮河段工程安全影響評價報告》，盾構隧道下穿南水北調中線總干渠時渠底變形量控制在-15mm~5mm。
本文編號：3112264
【文章來源】：華北水利水電大學河南省
【文章頁數(shù)】：92 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
穿越點平面圖
2不同影響因素下隧道列車振動響應的影響規(guī)律分析112不同影響因素下隧道列車振動響應為研究不同因素下隧道列車振動響應的影響規(guī)律，對列車振動下隧道動力響應規(guī)律進行初步探索，針對隧道下穿至渠底中心斷面，在不考慮其他影響因素前提下，建立二維平面應變模型，施加列車振動荷載，計算后，對列車振動下隧道襯砌應力進行分析，初步得到列車振動下隧道的動力響應規(guī)律。在此基礎上，為研究不同影響因素（單雙列車通行、土層地質變化、圍巖二次注漿固結、列車行駛速度、隧道埋深）對列車振動下隧道動力響應的影響，分別建立二維平面應變模型，施加列車振動荷載，計算后，分別對不同影響因素下隧道應力進行分析，明確不同影響因素在列車行駛時對隧道振動響應的敏感特性，為下穿隧道選線提供了設計參考和依據(jù)。2.1工程背景新建新鄭機場至鄭州南站城際鐵路，自新鄭機場T2航站樓城際鐵路車站引出，向東下穿南水北調中線總干渠后，向南出地面引入新建的鄭州南站，在DK41+750~DK45+550段采用盾構法施工，全長3800m，為單洞雙線隧道，隧道外徑為12.4m，襯砌厚度0.55m，幅寬2m。隧道盾構段于DK44+620~DK44+720與南水北調中線干渠交叉，隧道軸線與干渠中心線交叉角度約為85°，如圖2-1~2-3所示。盾構段隧道處于平原地區(qū)，地勢平坦開闊，地層為第四系沖積層，巖性主要為粉土、粉質黏土、粉細砂，局部表層存在人工填土。隧道及內部結構材料參數(shù)、地質材料參數(shù)如表2-1、2-2所示。圖2-1穿越點平面圖Fig.2-1Crossingpointplan圖2-2隧道襯砌內輪廓Fig.2-2Tunnellininginnerprofile
華北水利水電大學碩士學位論文12圖2-3總干渠斷面示意圖Fig.2-3Themainchannelsection表2-1混凝土結構力學參數(shù)Table2-1Concretematerialparameters結構名稱彈性模量（Pa）泊松比質量密度（kg/m3)隧道襯砌（C50）3.45×10100.22.50×103填充層（C20）2.55×10100.22.50×103結構梁（C35）3.15×10100.22.50×103軌道板（C40）3.25×10100.22.50×103表2-2地質材料力學參數(shù)Table2-2Soilmaterialparameters層數(shù)厚度（m）壓縮模量（Pa）泊松比粘聚力(Pa)內摩擦角(°)彈性模量（Pa）質量密度（kg/m3)17.4908.55×1060.301.90×10423.62.14×1072.00×10322.9808.14×1060.302.41×10417.62.04×1072.03×10337.2709.47×1060.302.04×10421.92.37×1072.03×10342.1007.10×1060.282.00×10429.01.78×1071.98×103511.858.38×1060.302.47×10420.42.10×1072.02×10367.9009.55×1060.252.54×10421.92.39×1072.00×10378.4201.11×1070.251.00×10333.02.78×1072.01×103829.669.55×1060.252.54×10421.92.39×1072.00×103由《新建鐵路新鄭機場至鄭州南站城際鐵路盾構隧道下穿南水北調中線干線潮河段工程安全影響評價報告》，盾構隧道下穿南水北調中線總干渠時渠底變形量控制在-15mm~5mm。
本文編號：3112264
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