發(fā)布時(shí)間：2017-04-03 19:13

  本文關(guān)鍵詞：地鐵盾構(gòu)隧道在運(yùn)營期間的變形研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著城市規(guī)模的逐漸擴(kuò)大,城市人口的持續(xù)增加,地面交通變得日益繁忙和擁擠,因此,很多城市的地鐵得以迅速發(fā)展。然而由此引發(fā)的一系列工程問題也引起了國內(nèi)外專家學(xué)者和工程技術(shù)人員的高度關(guān)注,特別是對沿海軟土地區(qū)的地鐵隧道而言,其在運(yùn)營過程中產(chǎn)生的長期沉降變形過大是目前該地區(qū)存在的主要病害類型之一。本文以盾構(gòu)隧道為研究對象,采用有限元分析與經(jīng)驗(yàn)擬合公式相結(jié)合的計(jì)算方法,結(jié)合上海某剛投入試運(yùn)營盾構(gòu)隧道區(qū)間的實(shí)際工況為研究背景,對列車動(dòng)載作用引起的隧道土體結(jié)構(gòu)長期沉降變形問題進(jìn)行重點(diǎn)分析,并根據(jù)實(shí)際情況,研究了盾構(gòu)隧道在不同工況條件下對其長期沉降變形的影響。本文的具體工作內(nèi)容：(1)對列車動(dòng)載作用下盾構(gòu)隧道長期沉降變形的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了較為系統(tǒng)的歸納總結(jié),運(yùn)用土體塑性力學(xué)理論對土體材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行了深入地研究分析,結(jié)合目前ABAQUS有限元軟件中幾種常用的本構(gòu)模型,對其理論推導(dǎo)過程和參數(shù)選取意義進(jìn)行分析,得到各本構(gòu)模型的限制條件和適用范圍。(2)詳細(xì)介紹了列車振動(dòng)荷載的產(chǎn)生和作用機(jī)理,根據(jù)列車振動(dòng)荷載的特點(diǎn),對列車軌道相互作用模型進(jìn)行合理簡化,將列車運(yùn)行時(shí)各車輪產(chǎn)生的動(dòng)載簡化為一系列隨任意時(shí)間變化的豎向集中荷載。結(jié)合車輛、軌道的設(shè)計(jì)參數(shù),運(yùn)用與不平順管理標(biāo)準(zhǔn)值相對應(yīng)的激振力,擬合求出列車振動(dòng)荷載隨時(shí)間變化的時(shí)程曲線。根據(jù)列車在隧道內(nèi)的實(shí)際運(yùn)行情況,采用合理簡化方法模擬列車動(dòng)載的施加方式和作用時(shí)間。(3)針對有關(guān)地鐵盾構(gòu)隧道長期沉降模擬計(jì)算中存在的不足之處,本文采用ABAQUS有限元軟件進(jìn)行三維建模分析,采用基于各向異性不排水極限強(qiáng)度推導(dǎo)出的經(jīng)驗(yàn)擬合公式,將用于預(yù)測越江公路隧道土體沉降的方法運(yùn)用于地鐵盾構(gòu)隧道土體沉降變形的模擬計(jì)算中。通過對已有實(shí)際工程的建模分析,與前人的模擬結(jié)果和實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,驗(yàn)證了優(yōu)化方法對模擬結(jié)果準(zhǔn)確性的提高,并為計(jì)算地鐵盾構(gòu)隧道在列車動(dòng)載作用下的沉降變形問題提供了一個(gè)更為合理有效的方法。(4)根據(jù)實(shí)際工程地質(zhì)情況,對上海某新投入試運(yùn)營的地鐵盾構(gòu)隧道區(qū)間進(jìn)行沉降仿真模擬,從隧道下臥層和隧道襯砌管片厚度等因素進(jìn)行研究,深入分析了其在動(dòng)載作用下對隧道長期沉降變形的影響。研究表明,由累積塑性變形引起的隧道沉降占其總沉降值的75%左右,且基本上不隨襯砌管片厚度和土層條件的變化而改變；相較于襯砌管片厚度因素對隧道沉降變形的影響,軟弱下臥層對隧道長期沉降變形的影響更為顯著；當(dāng)隧道土體結(jié)構(gòu)存在軟弱下臥層時(shí),其沉降變形速率和沉降變形值都會相應(yīng)增大,且隧道沉降變形趨于相對穩(wěn)定所需的時(shí)間也會增加。
【關(guān)鍵詞】：盾構(gòu)隧道 長期沉降 列車振動(dòng)荷載 彈塑性本構(gòu)模型 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：沈陽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U457;U231.94
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 課題研究背景及研究意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢15-19
• 1.2.1 列車振動(dòng)荷載的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 列車振動(dòng)荷載對既有結(jié)構(gòu)影響的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢17-18
• 1.2.3 列車振動(dòng)荷載對盾構(gòu)隧道長期沉降變形影響的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 研究中存在的問題19-20
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 動(dòng)載作用下土體的力學(xué)變形特性及其本構(gòu)模型理論21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 動(dòng)載作用下土體的變形特征21-23
• 2.2.1 滯后性21-22
• 2.2.2 非線性22
• 2.2.3 變形累積性22-23
• 2.3 土體應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的特性分析23
• 2.4 土體應(yīng)力與應(yīng)變的張量及增量分析23-28
• 2.4.1 屈服準(zhǔn)則與破壞條件24
• 2.4.2 加載條件與加載準(zhǔn)則24-27
• 2.4.3 流動(dòng)法則27
• 2.4.4 硬化規(guī)律27
• 2.4.5 彈塑性本構(gòu)方程27-28
• 2.5 土體彈塑性本構(gòu)模型28-34
• 2.5.1 Mohr-Coulomb模型29-30
• 2.5.2 Drucker-Prager模型30-32
• 2.5.3 Clay plasticity模型32-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 地鐵列車振動(dòng)荷載的模擬35-43
• 3.1 引言35
• 3.2 列車振動(dòng)荷載的產(chǎn)生機(jī)理35-36
• 3.2.1 軌道不平順產(chǎn)生列車振動(dòng)荷載的機(jī)理35-36
• 3.2.2 軌道不平順的分類36
• 3.3 列車振動(dòng)荷載的簡化處理36-37
• 3.4 列車振動(dòng)荷載的擬合37-40
• 3.5 擬合振動(dòng)荷載的施加40-41
• 3.6 列車制動(dòng)力的確定41
• 3.7 本章小結(jié)41-43
• 第四章 隧道土體結(jié)構(gòu)三維有限元模擬43-63
• 4.1 引言43
• 4.2 隧道長期沉降的計(jì)算方法43-47
• 4.2.1 優(yōu)化方法44
• 4.2.2 循環(huán)累積塑性變形與累積孔壓模型的建立44-47
• 4.3 三維有限元模型的建立47-59
• 4.3.1 模型簡介48-50
• 4.3.2 模態(tài)分析50-52
• 4.3.3 有限元計(jì)算52-59
• 4.4 模擬結(jié)果對比分析59-61
• 4.4.1 二維有限元模型計(jì)算59-60
• 4.4.2 計(jì)算結(jié)果對比分析60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-63
• 第五章 列車動(dòng)載作用下隧道長期沉降變形研究63-77
• 5.1 引言63
• 5.2 下臥層不同對隧道長期沉降變形的影響研究63-70
• 5.2.1 工程背景及模型簡介63-64
• 5.2.2 多孔彈性與修正劍橋模型相關(guān)參數(shù)64-66
• 5.2.3 隧道土體沉降計(jì)算66-69
• 5.2.4 兩種工況下模擬結(jié)果的對比分析69-70
• 5.3 襯砌管片厚度不同對隧道長期沉降變形的影響研究70-75
• 5.3.1 模型簡介70-71
• 5.3.2 隧道土體沉降計(jì)算71-72
• 5.3.3 三種工況下模擬結(jié)果的對比分析72-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 第六章 結(jié)論77-79
• 6.1 結(jié)論77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 作者簡介83
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文83-85
• 致謝85

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本文編號：284844