本文選題：隧道 + 重載鐵路��； 參考：《石家莊鐵道大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：重載鐵路由于其運量大、效率高、成本低等特點,在國民經(jīng)濟的發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。同時,列車軸重的增加必然會使隧道受到的沖擊荷載增大,對隧道結(jié)構(gòu)的承載力造成影響。除此之外,我國多地處于地震災(zāi)害的多發(fā)地段,地震等自然災(zāi)害將會對隧道結(jié)構(gòu)造成巨大的破壞,嚴重影響行車安全。在隧道的施工和運營過程中,難以避免地會產(chǎn)生襯砌裂紋,在大軸重列車和地震荷載的沖擊下,裂紋的存在會使襯砌產(chǎn)生應(yīng)力集中,加劇隧道的病害,所以對帶裂紋重載鐵路隧道進行靜-動力分析是十分有必要的。本文通過有限元數(shù)值模擬的方法,對雙線行車帶裂紋重載鐵路隧道進行了分析。首先采用平面應(yīng)變模型模擬重載鐵路隧道,對隧道結(jié)構(gòu)進行了模態(tài)分析,得到了隧道的固有頻率和振型。在諧響應(yīng)分析中,對模型加載隨頻率變化的節(jié)點力和加速度載荷,得到了襯砌在頻域內(nèi)的動力響應(yīng)。采用正弦波疊加的重載鐵路列車荷載和美國實測EL-Centro地震波加速度數(shù)據(jù)作為荷載,分析了兩種荷載作用下襯砌、圍巖的位移、應(yīng)力、速度和加速度的變化規(guī)律,比較了兩種荷載作用下的動力響應(yīng)的不同。在對帶裂紋重載鐵路隧道的分析中,建立拱頂、拱肩、拱腰三個關(guān)鍵位置處存在不同長度裂紋的模型,分別計算得到裂紋尖端處列車和地震作用下的應(yīng)力強度因子。通過混凝土斷裂判據(jù)量化分析了不同荷載作用下的襯砌的承載安全系數(shù),并與圍巖壓力作用下的情況做了對比,以此判斷最危險工況和襯砌薄弱位置。結(jié)果表明,列車荷載對襯砌仰拱和路基影響比較大,地震荷載對襯砌上部影響比較大。當(dāng)襯砌存在裂紋時,地震荷載作用下的襯砌承載安全系數(shù)較低,列車荷載作用下的襯砌承載安全系數(shù)較高。
[Abstract]:Heavy haul railway plays a more and more important role in the development of national economy because of its large capacity, high efficiency and low cost. At the same time, the increase of axle load will inevitably increase the impact load on the tunnel, which will affect the bearing capacity of the tunnel structure. In addition, most of our country is in the earthquake disaster area, earthquake and other natural disasters will cause great damage to the tunnel structure, seriously affect the safety of driving. During the construction and operation of the tunnel, it is difficult to avoid the lining crack. Under the impact of the large axle load train and earthquake load, the existence of the crack will make the lining stress concentration and aggravate the tunnel disease. So it is necessary to do static-dynamic analysis of heavy-haul railway tunnel with crack. In this paper, the finite element numerical simulation method is used to analyze the double track railway tunnel with cracks. Firstly, the plane strain model is used to simulate the heavy haul railway tunnel, and the modal analysis of the tunnel structure is carried out, and the natural frequency and mode shape of the tunnel are obtained. In the harmonic response analysis, the dynamic response of the lining in frequency domain is obtained for the load of the node force and acceleration load varying with the frequency of the model. In this paper, the displacement, stress, velocity and acceleration of lining and surrounding rock under the action of sinusoidal wave superimposed on heavy-haul railway train and the acceleration data of EL-Centro seismic wave measured in the United States are analyzed, and the variation rules of displacement, stress, velocity and acceleration of lining and surrounding rock under two kinds of loads are analyzed. The difference of dynamic response under two kinds of loads is compared. In the analysis of heavy-haul railway tunnel with cracks, a model of crack with different lengths at three key locations of arch, shoulder and waist is established, and the stress intensity factors of train at crack tip and earthquake are calculated respectively. The load-bearing safety factor of lining under different loads is quantitatively analyzed by concrete fracture criterion, and compared with that under surrounding rock pressure, so as to judge the most dangerous working condition and the weak position of lining. The results show that the influence of train load on lining inverted arch and subgrade is greater than seismic load on the upper part of lining. When there are cracks in the lining, the bearing safety factor of the lining under seismic load is lower, and the safety factor of the lining under the train load is higher.
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U451

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本文編號：1886607