高鐵隧道運營時會承受高速列車的動荷載作用,目前含空洞高速鐵路在高速列車作用下的動力響應(yīng)方面缺乏系統(tǒng)的研究。因此,本文在依托國家自然科學(xué)基金——高鐵聯(lián)合基金（U1434211）的基礎(chǔ)上,借鑒前人現(xiàn)場試驗測試的數(shù)據(jù),采用有限元數(shù)值模擬的研究方法,以我國現(xiàn)行典型雙線高速鐵路隧道為原型,系統(tǒng)研究無損隧道與含空洞隧道,單空洞隧道與雙空洞隧道,空洞脫空大小、脫空位置等不同工況條件下隧道襯砌結(jié)構(gòu)在列車振動荷載作用下襯砌拱圈動力響應(yīng)特征及規(guī)律,研究的結(jié)果對揭示含空洞運營隧道的長期結(jié)構(gòu)動力學(xué)性態(tài),結(jié)構(gòu)損傷演變規(guī)律、結(jié)構(gòu)安全系數(shù)演變及結(jié)構(gòu)破壞前兆,提高高速鐵路隧道安全運行環(huán)境,增加隧道使用壽命具有重要的現(xiàn)實意義及參考意義。本文研究內(nèi)容及成果如下:（1）通過查閱文獻及實地調(diào)研,對普速鐵路隧道存在襯砌病害情況進行統(tǒng)計分析,得出隧道襯砌發(fā)生空洞脫空是隧道病害的主要形式,其中在襯砌拱頂處產(chǎn)生空洞的概率最大。（2）運用有限元法建立二維隧道模型研究了隧道襯砌背后空洞對隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受力影響,通過對二維空洞的脫空位置、脫空厚度、脫空角度等設(shè)置不同的變量,研究隧道襯砌背后空洞在不同脫空形式的條件下,對隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受力進... 

【文章頁數(shù)】：132 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究背景及意義
        1.2.1 研究背景及意義
        1.2.2 隧道空洞分類及成因
    1.3 空洞隧道振動響應(yīng)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 空洞隧道振動響應(yīng)理論分析
        1.3.2 空洞隧道振動響應(yīng)數(shù)值分析
        1.3.3 空洞隧道振動響應(yīng)試驗檢測
    1.4 隧道結(jié)構(gòu)疲勞壽命研究進展
        1.4.1 試驗檢測
        1.4.2 理論分析
    1.5 主要研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.5.1 研究目的
        1.5.2 研究內(nèi)容
        1.5.3 技術(shù)路線
第二章 高速鐵路隧道有限元模型參數(shù)的確定
    2.1 巖土數(shù)值模型的選取
        2.1.1 有限元軟件的選取
        2.1.2 地層結(jié)構(gòu)模型
        2.1.3 巖土體本構(gòu)模型
    2.2 混凝土數(shù)值模型的選取
        2.2.1 ABAQUS損傷塑性模型理論
        2.2.2 ABAQUS損傷塑性模型損傷因子取值
    2.3 有限元數(shù)值模型的建立
        2.3.1 模型尺寸與網(wǎng)格尺寸
        2.3.2 動態(tài)時間步和動態(tài)多步
        2.3.3 動力荷載的施加和邊界條件的設(shè)置
        2.3.4 動力荷載的施加和邊界條件的設(shè)置
        2.3.5 列車振動荷載的簡化模擬
    2.4 本章小結(jié)
第三章 高速列車荷載作用下二維模型動力響應(yīng)分析
    3.1 有限元模型的建立
        3.1.1 工況設(shè)置
        3.1.2 模型說明
        3.1.3 模型參數(shù)
        3.1.4 計算步驟
        3.1.5 分析斷面及特征點選取
    3.2 有限元模型與現(xiàn)場試驗的對比及驗證
    3.3 襯砌空洞在高速列車荷載下二維靜力分析
        3.3.1 二維脫空的靜力分析應(yīng)力云圖
        3.3.2 最大主應(yīng)力值隨空洞脫空位置的變化
        3.3.3 最大主應(yīng)力值隨空洞脫空角度變化
        3.3.4 最大主應(yīng)力值隨空洞脫空厚度變化
    3.4 襯砌空洞在高速列車荷載下二維動力分析
        3.4.1 相對位移隨分析步變化
        3.4.2 加速度時程曲線分布圖
        3.4.3 加速度峰值隨空洞變化規(guī)律
        3.4.4 位移峰值隨空洞變化規(guī)律
    3.5 本章小結(jié)
第四章 高速列車荷載作用下三維模型動力響應(yīng)分析
    4.1 有限元模型的建立
        4.1.1 工況設(shè)置
        4.1.2 工況布置示意圖
        4.1.3 模型說明
        4.1.4 模型參數(shù)
        4.1.5 計算步驟
    4.2 高速列車荷載作用下單空洞動力響應(yīng)分析
        4.2.1 常規(guī)斷面與含空洞斷面襯砌應(yīng)力云圖
        4.2.2 常規(guī)斷面與含空洞斷面各觀測點加速度變化規(guī)律
        4.2.3 常規(guī)斷面與含空洞斷面各觀測點最大主應(yīng)力變化
        4.2.4 常規(guī)斷面與含空洞斷面各觀測點位移變化
    4.3 高速列車荷載作用下雙空洞動力響應(yīng)分析
        4.3.1 常規(guī)斷面與含空洞斷面襯砌應(yīng)力云圖
        4.3.2 常規(guī)斷面與含空洞斷面各觀測點加速度變化規(guī)律
        4.3.3 常規(guī)斷面與含空洞斷面各觀測點最大主應(yīng)力變化
        4.3.4 常規(guī)斷面與含空洞斷面各觀測點位移變化
    4.4 隧道結(jié)構(gòu)襯砌內(nèi)力安全系數(shù)計算
    4.5 本章小結(jié)
第五章 高速鐵路隧道襯砌結(jié)構(gòu)疲勞壽命研究
    5.1 隧道襯砌背后空洞混凝土疲勞壽命預(yù)測
        5.1.1 混凝土疲勞方程
        5.1.2 隧道襯砌單空洞的隧道壽命預(yù)測
        5.1.3 隧道襯砌雙空洞的隧道壽命預(yù)測
    5.2 隧道襯砌背后空洞混凝土損傷壽命評估
        5.2.1 混凝土疲勞損傷累積方程
        5.2.2 隧道襯砌單空洞的隧道損傷評估
        5.2.3 隧道襯砌雙空洞的隧道損傷評估
    5.3 本章小結(jié)
第六章結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 主要創(chuàng)新點
    6.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及研宂成果
學(xué)位論文評閱及答辯情況表


【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同時速列車振動荷載下襯砌拱圈振動響應(yīng)傳遞規(guī)律[J]. 田甜,雷洋,齊法琳,黎國清.  工程力學(xué). 2018(05)
[2]砌石襯砌背后雙空洞對隧道結(jié)構(gòu)安全性影響[J]. 王薇,高棱韜,張恒文,鄧俊.  公路交通科技. 2018(05)
[3]襯砌背后空洞影響下隧道結(jié)構(gòu)裂損規(guī)律試驗研究[J]. 張旭,張成平,馮崗,韓凱航.  巖土工程學(xué)報. 2017(06)
[4]列車振動荷載作用下交叉盾構(gòu)隧道動力響應(yīng)與損傷分析[J]. 黃希,晏啟祥,陳誠,李彬嘉.  鐵道建筑. 2016(08)
[5]襯砌背后含水空洞對隧道結(jié)構(gòu)安全的影響分析[J]. 黃玲,陳飛昕.  廣東技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報. 2016(08)
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[8]高速鐵路隧道列車振動響應(yīng)影響因素分析[J]. 丁祖德,彭立敏,雷明鋒,施成華.  鐵道科學(xué)與工程學(xué)報. 2011(04)
[9]砂層隧道列車振動響應(yīng)與地基累積變形研究[J]. 施成華,雷明鋒,彭立敏,丁祖德.  鐵道學(xué)報. 2011(07)
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博士論文
[1]襯砌背后空洞對隧道結(jié)構(gòu)體系安全性的影響機理研究[D]. 應(yīng)國剛.北京交通大學(xué) 2016

碩士論文
[1]襯砌背后空洞對隧道結(jié)構(gòu)安全影響分析[D]. 金成昊.重慶交通大學(xué) 2018
[2]含襯砌空洞的高鐵隧道結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)機制研究[D]. 王超.北京建筑大學(xué) 2017
[3]重載鐵路隧底結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)及疲勞壽命研究[D]. 晏偉光.中南大學(xué) 2014
[4]高速公路隧道襯砌背后空洞影響及安全性分析[D]. 周強.重慶交通大學(xué) 2013
[5]高速列車荷載作用下交叉隧道動力響應(yīng)特性及影響分區(qū)研究[D]. 康立鵬.中南大學(xué) 2013



本文編號：3662822