高速列车撞击下盾构隧道动力响应及接头螺栓失效研究
本文选题:分离式钢筋模型 + 非线性接头 ; 参考:《西南交通大学》2015年硕士论文
【摘要】:随着铁路事业的飞速发展,列车的行驶速度得到了极大的提升,当其发生脱轨撞击事故时,强大的撞击力对隧道结构以及乘客的生命安全都会产生极大的威胁。因此必须切实有效的评估列车对结构的影响,防范结构可能的损毁诱发的灾害。本文以狮子洋隧道为工程依托,开展了管片衬砌的拉压损伤、撞击变形以及钢筋应力的研究,同时研究了管片衬砌的螺栓变形以及螺栓失效等问题。主要研究工作如下:1、利用有限元软件并采用无限元边界,通过引入刚度折减系数,来体现接头对衬砌结构整体抗弯性能的影响,基于钢筋有限元模型,在撞击列车速度及角度不变的情况下,研究了三种围岩级别等效管片衬砌的拉压损伤、位移以及应力等的动力响应,得到了高速列车撞击荷载下隧道的动力响应和钢筋应力随围岩级别的变化规律。2、采用抗拉、抗弯、抗剪三种弹簧来模拟接头螺栓,轴向考虑其抗拉不抗压的特性,同时考虑正负弯矩下抗弯刚度的非线性特点,研究了列车撞击荷载下,撞击区域各个螺栓的轴力、弯矩、轴向变形以及转角等动力响应随撞击速度的变化规律。同时分析了被撞击区域钢筋应力的响应特性。3、考虑螺栓失效效应,研究了撞击速度、螺栓强度级别以及螺栓直径对管片结构动力响应的影响。
[Abstract]:With the rapid development of railway, the speed of the train has been greatly improved. When the derailment accident occurs, the powerful impact force will have a great threat to the tunnel structure and the safety of passengers. Therefore, it is necessary to evaluate the influence of train on the structure effectively and to prevent the possible damage to the structure. Based on the Lion Yang Tunnel, this paper studies the tensile and compression damage, impact deformation and steel stress of segment lining, and studies the bolt deformation and bolt failure of segment lining. The main research work is as follows: using finite element software and infinite element boundary, introducing stiffness reduction coefficient to reflect the influence of joint on the overall bending behavior of lining structure, based on the finite element model of steel bar, Under the condition of constant speed and angle of impinging train, the dynamic responses of three kinds of wall rock equivalent segment lining such as tensile and compression damage, displacement and stress are studied. Under the impact load of high-speed train, the dynamic response of tunnel and the variation rule of reinforcement stress with surrounding rock level are obtained. The tensile, bending and shear springs are used to simulate the joint bolts, and the axial characteristics of tensile and compressive resistance are taken into account. At the same time, considering the nonlinear characteristics of bending stiffness under positive and negative bending moment, the dynamic responses of the bolts in the impact area under the impact load, such as axial force, bending moment, axial deformation and angle of rotation, are studied. At the same time, the response characteristics of steel bar stress in the impacted area. 3. Considering the failure effect of bolts, the effects of impact speed, bolt strength level and bolt diameter on the dynamic response of segment structure are studied.
【学位授予单位】:西南交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U451
【参考文献】
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,本文编号:1871821
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