重載鐵路運(yùn)輸作為我國物資運(yùn)輸?shù)囊环N重要形式,承擔(dān)著與日俱增的物流任務(wù)。為了緩解日趨緊張的運(yùn)輸需求,重載列車的軸重不斷增加,進(jìn)而導(dǎo)致重載鐵路隧道病害現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重。本文以線彈性斷裂力學(xué)為理論基礎(chǔ),通過建立開裂襯砌的“荷載—結(jié)構(gòu)”模型,計(jì)算了不同圍巖環(huán)境下、不同位置、不同深度開裂襯砌的裂縫尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子和穩(wěn)定性系數(shù),分析了不同工況下開裂襯砌的應(yīng)力狀態(tài),并以裂縫深度為指標(biāo)對(duì)襯砌開裂病害進(jìn)行了分級(jí)�；诠こ炭煽慷壤碚�,考慮了多個(gè)計(jì)算參數(shù)的概率統(tǒng)計(jì)特征,建立了隧道襯砌背后存在空洞時(shí)的“地層—結(jié)構(gòu)”隨機(jī)有限元模型,計(jì)算了不同圍巖環(huán)境下,不同位置存在不同規(guī)模空洞時(shí)的襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力及可靠指標(biāo),總結(jié)了空洞位置、規(guī)模與襯砌內(nèi)力及可靠指標(biāo)的關(guān)系,并以空洞規(guī)模為指標(biāo)對(duì)襯砌背后空洞病害進(jìn)行了分級(jí)。以30 t軸重列車基底動(dòng)壓力實(shí)測(cè)值為動(dòng)荷載,建立了隧道基底動(dòng)力有限元模型,分析了基底填充層的動(dòng)應(yīng)力響應(yīng)特征,并結(jié)合混凝土疲勞破壞理論,提出了適用于隧道基底填充層的拉壓疲勞S-N曲線,計(jì)算得到不同厚度填充層的疲勞壽命,并以填充層厚度為指標(biāo)對(duì)重載鐵路隧道基底填充層厚度不足病害進(jìn)行了分級(jí)。 

【文章來源】：石家莊鐵道大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

我國襯砌裂損劣化評(píng)定等級(jí)

(a)Ⅰ型(張開型) (b)Ⅱ型(滑開型) (c) Ⅲ型(撕開型)圖 2-1 裂縫的三種形式其中Ⅰ型和Ⅱ型裂縫的擴(kuò)展發(fā)生在 xy 平面內(nèi)，可為平面應(yīng)力問題或者為平面應(yīng)變問題；Ⅲ型裂縫的擴(kuò)展發(fā)生在垂直于 xy 的平面中。線彈性斷裂力學(xué)的基本觀點(diǎn)是，開裂結(jié)構(gòu)體為理想線彈性體，因此在分析開裂結(jié)構(gòu)體時(shí)，彈性力學(xué)的一些理論也同樣適用。最初的斷裂力學(xué)理論是由Griffith[1]提出的，他認(rèn)為既有裂縫繼續(xù)發(fā)生延伸或者擴(kuò)展時(shí)需要消耗一定的能量，而當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變形時(shí)所釋放的彈性應(yīng)變能滿足這個(gè)能量需求時(shí)，裂縫便會(huì)發(fā)生擴(kuò)展，這一觀點(diǎn)成為斷裂力學(xué)研究的開端。之后 Irwin[2-4]在 Griffith 能量平衡理論基礎(chǔ)上提出了裂縫尖端的能量其實(shí)是與尖端的應(yīng)力場強(qiáng)度是一致的，當(dāng)裂縫尖端的應(yīng)力場達(dá)到一定的強(qiáng)度時(shí)，裂縫便會(huì)繼續(xù)發(fā)生擴(kuò)展，此觀點(diǎn)形成了裂縫擴(kuò)展判別依據(jù)理論中應(yīng)力強(qiáng)度因子法，該方法一直沿用至今。2.1.2 隧道襯砌斷裂判據(jù)在線彈性斷裂力學(xué)中，結(jié)構(gòu)體的斷裂判據(jù)主要有種，第一種是以彈性理論

及其在有限元分析中的應(yīng)用子的確定強(qiáng)度因子 K，常用的方法有解析法、數(shù)值法和具有復(fù)雜性和多變性，不能很好地滿足解析法僅在特殊情況下適用；實(shí)驗(yàn)法由于操作難度較在工程實(shí)踐中也很少應(yīng)用；而數(shù)值法基于計(jì)算作簡單，計(jì)算效率高，故目前被廣泛應(yīng)用于需線彈性斷裂力學(xué)的理論，其基本觀點(diǎn)是，裂縫裂縫體時(shí)，彈性力學(xué)的一些理論也同樣適用。示的局部坐標(biāo)系下，可以推導(dǎo)出Ⅰ型(張開型)裂下所示：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]重載列車作用下隧道結(jié)構(gòu)的動(dòng)應(yīng)力分析[J]. 尹成斐,付兵先,馬偉斌.  中國鐵道科學(xué). 2013(03)
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碩士論文
[1]公路隧道襯砌裂損機(jī)理及結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)研究[D]. 鄭陽焱.中南大學(xué) 2014
[2]重載鐵路隧道動(dòng)態(tài)測(cè)試及仰拱抗沖擊性能試驗(yàn)研究[D]. 李幸吉.石家莊鐵道大學(xué) 2014
[3]鐵路隧道復(fù)合式襯砌計(jì)算模型及結(jié)構(gòu)可靠度分析[D]. 齊鍵旭.石家莊鐵道大學(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(qiáng).重慶交通大學(xué) 2013
[5]斷裂力學(xué)理論在公路隧道襯砌開裂中的應(yīng)用研究[D]. 胥民堯.重慶交通大學(xué) 2008
[6]混凝土材料疲勞破壞準(zhǔn)則研究[D]. 侯景鵬.大連理工大學(xué) 2001



本文編號(hào)：2961223