列车振动荷载作用下管片接缝对盾构隧道衬砌结构与周围软土地层动力响应影响研究

发布时间：2018-08-02 09:33

【摘要】：为探究盾构隧道管片接缝对于隧道结构及周围软土地层的动力响应的影响,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,借助2种不同的盾构隧道模型——忽略接缝的均质圆环模型与考虑接缝效应的管片衬砌拼装模型,以频域分析为基础,模拟计算列车振动荷载全频域内隧道衬砌结构及周围软土地层的频率响应函数,分析在不同频率荷载作用下衬砌结构的内力分布规律。研究结果表明:在列车振动荷载作用的频域区间内,隧道结构和软土地层的竖向加速度响应均呈现出随频率升高而增强的趋势,在低频段(0~60 Hz)增长迅速,中高频段(60 Hz以上)则增速放缓;管片接缝的存在使隧道结构的动力响应明显降低,最高幅值可达10 d B,但影响范围主要集中于40~200 Hz的中高频率荷载区段;管片接缝对软土地层的动力响应也具有一定的影响,但影响程度远小于隧道结构本身;管片内力主要集中于施加振动荷载的拱底附近,接缝对管片环所受轴力有较为明显的影响,而对结构所受弯矩影响较小。从模型试验与数值模拟计算结果可以看出,考虑列车振动荷载作用下隧道衬砌结构的动力响应时,应充分注意管片接缝的影响。
[Abstract]:In order to investigate the influence of segment joint of shield tunnel on the dynamic response of tunnel structure and surrounding soft soil layer, the method of combining model test with numerical simulation is adopted. Based on frequency domain analysis, two different shield tunnel models, homogeneous ring model which ignores joints, and segment lining assembly model considering joint effect are used. The frequency response function of tunnel lining structure and surrounding soft soil layer in the whole frequency domain of train vibration load is simulated and the internal force distribution of lining structure under different frequency loads is analyzed. The results show that the vertical acceleration response of tunnel structure and soft soil layer increases with the increase of frequency in the frequency domain of train vibration load, and increases rapidly in low frequency range (0 ~ 60 Hz). The dynamic response of tunnel structure is obviously reduced by the existence of segment joint, the maximum amplitude can reach 10 dB, but the influence range is mainly concentrated in the load zone of 40,200 Hz. The segment joints also have a certain influence on the dynamic response of soft soil layer, but the influence degree is much smaller than that of the tunnel structure itself, and the internal force of the segment is mainly concentrated near the arch bottom where the vibration load is applied. The joint has obvious influence on the axial force of the segment ring, but has little effect on the bending moment of the structure. From the results of model test and numerical simulation, it can be seen that when considering the dynamic response of tunnel lining structure under the action of train vibration load, the influence of segment joint should be paid more attention to.
【作者单位】： 西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51408494,51678499,51278425)~~
【分类号】：U451

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 杨少文 ,吴弋慧;量纲相似常数法与轨道动力响应模拟试验[J];中国铁道科学;1989年01期

2 裴钦元;;摄动权余法求解列车过桥时的动力响应[J];长沙铁道学院学报;1989年04期

3 陈进，宋立权，王炳乐;带集中质量的挑臂梁在基础运动时的动力响应[J];机械;1995年01期

4 赵忠伟;骆英;;掩体结构受爆炸作用动力响应的数值模拟[J];山东建筑大学学报;2006年06期

5 刘醒亚 ,杨金林;悬挂防振锤的高压输电线的动力响应[J];重庆交通学院学报;1985年03期

6 沈科领;翁智远;王远功;;组合壳体在轴对称脉冲荷载作用下的动力响应[J];振动与冲击;1988年03期

7 王海容;;直梁在纵横弯曲耦合振动的动力响应[J];邵阳学院学报(自然科学版);2005年04期

8 邵松林;霍永富;;以传统方法确定桥梁动力响应研究[J];建设科技;2007年10期

9 张兆杰;;冲击载荷作用下隧道逃生管动力响应研究[J];北方交通;2012年08期

10 蒋庆;用边界元素法分析薄板弯曲动力响应[J];华中工学院学报;1983年04期

相关会议论文 前10条

1 宋华茂;刘勇;;随机荷载下结构的动力响应计算[A];全国城市桥梁青年科技学术会议论文集[C];1996年

2 汪天翼;;郑家冲大桥受撞后的损伤检测及动力响应计算[A];岩土力学研究与工程实践[C];1998年

3 刘扬;王明洋;卢浩;;弹性支撑梁在移动荷载作用下的动力响应[A];第2届全国工程安全与防护学术会议论文集（下册）[C];2010年

4 林媛;杨庆大;郭乙木;;超强冲击波作用下地下双层竖井的动力响应数值分析研究[A];第三届全国结构工程学术会议论文集（下）[C];1994年

5 冯文杰;刘金喜;邹振祝;;非轴对称载荷作用下任意弹性边界圆板弹性动力响应[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第一卷）[C];1996年

6 何淼;晏鄂川;唐辉明;;高烈度区斜坡动力响应的复反应分析[A];新世纪岩石力学与工程的开拓和发展——中国岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集[C];2000年

7 佘慧;罗志国;黄伟江;罗恩;;应用Hamilton型拟变分原理分析一维和二维问题的动力响应[A];计算机在土木工程中的应用——第十届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C];2000年

8 刘振华;刘艳;张其林;;考虑流体结构耦合作用的单柱双面广告牌结构的风致动力响应[A];第七届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2007年

9 徐次达;林文菁;;样条配点法分析薄壳的动力响应——微机应用[A];第三届空间结构学术交流会论文集（第二卷）[C];1986年

10 卜建清;满洪高;袁向荣;;基于动力响应的结构动力修改方法[A];第八届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ卷）[C];1999年

相关博士学位论文 前8条

1 胡可;钢储罐结构爆炸冲击荷载与动力响应的数值模拟研究[D];浙江大学;2016年

2 王宏志;冲击荷载作用下桩的纵向和横向动力响应[D];浙江大学;2001年

3 郭淑卿;HHT方法在两自由度体系动力响应特征分析中的应用研究[D];天津大学;2006年

4 王蒂;大跨径悬索桥爆破地震动力响应研究[D];长安大学;2011年

5 刘卫丰;地铁列车运行引起的隧道及自由场动力响应数值预测模型研究[D];北京交通大学;2009年

6 潘晓东;非平稳随机地震下堤坝非线性有效应力动力响应可靠度分析[D];浙江大学;2004年

7 崔X鹏;汽车撞击荷载及其作用下高速列车与桥梁系统动力响应与列车运行安全研究[D];北京交通大学;2015年

8 陈小波;近海风机结构体系环境荷载及动力响应研究[D];大连理工大学;2011年

相关硕士学位论文 前10条

1 李灿;高速列车撞击下盾构隧道动力响应及接头螺栓失效研究[D];西南交通大学;2015年

2 邱雪莲;端撑对220kV变电构架的静动力响应影响研究[D];广西大学;2015年

3 姚峰;交通荷载作用下刚性路面的动力响应和温度应力分析[D];南昌大学;2015年

4 朱守兵;运营期单洞双线地铁隧道周围土体动力响应模拟分析[D];南京大学;2015年

5 杜兆辉;桥梁船撞动力响应数值模拟研究[D];重庆交通大学;2015年

6 许立;海洋结构随机波浪荷载与快速动力响应计算方法及试验研究[D];中国海洋大学;2015年

7 李光;下伏软层反倾岩质边坡动力响应特征物理模型试验[D];吉林大学;2016年

8 陈聪;可拼装框架式超大型浮体概念设计及其水动力响应计算[D];燕山大学;2016年

9 曾俊佳;规模残采条件下水平采空区群失稳动力响应及控制技术[D];华南理工大学;2016年

10 卢韦男;桥梁在役缺陷桩的动力响应特性分析[D];北京交通大学;2015年

，

本文编号：2159009