城际铁路大直径盾构隧道列车振动响应与安全评价
发布时间：2021-03-31 23:30
结合郑州城际铁路下穿南水北调中线总干渠大直径盾构隧道工程建设与运营,采用平面应变模型仿真分析了单双列车通行、土层地质变化、列车行驶车速、围岩二次注浆固结、隧道埋深等因素影响下隧道列车振动响应的变化规律,明确了不同影响因素在列车行驶时对隧道振动响应的敏感特性,为下穿隧道选线提供了设计参考和依据。采用三维模型仿真分析了南水北调中线总干渠与下穿隧道当交叉角度变化时隧道列车振动响应的变化规律,明确了总干渠与下穿隧道的相互影响机制,为优化总干渠与下穿隧道的交叉角度奠定了基础;同时结合混凝土疲劳经验公式,预测并对比分析了不同状况下列车行驶对隧道衬砌混凝土的疲劳寿命的影响,明确了隧道列车振动响应的安全性。主要成果如下:（1）隧道通行列车时,不同影响因素对隧道列车振动响应的敏感特性:双列车行驶时,衬砌受力左右对称,相对于单列车行驶时未施加荷载一侧的衬砌应力增长较大,隧道拱顶的环向应力较单列车行驶增长较大,列车振动引起地表产生最大动位移为1.01mm,约为单列车行驶时的2倍。考虑围岩二次注浆固结时,仅拱顶部位环向应力较不考虑时减小0.08MPa,在隧道列车振动响应的相关分析时可不予考虑。随着隧道埋深的增...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
穿越点平面图
2不同影响因素下隧道列车振动响应的影响规律分析112不同影响因素下隧道列车振动响应为研究不同因素下隧道列车振动响应的影响规律，对列车振动下隧道动力响应规律进行初步探索，针对隧道下穿至渠底中心断面，在不考虑其他影响因素前提下，建立二维平面应变模型，施加列车振动荷载，计算后，对列车振动下隧道衬砌应力进行分析，初步得到列车振动下隧道的动力响应规律。在此基础上，为研究不同影响因素（单双列车通行、土层地质变化、围岩二次注浆固结、列车行驶速度、隧道埋深）对列车振动下隧道动力响应的影响，分别建立二维平面应变模型，施加列车振动荷载，计算后，分别对不同影响因素下隧道应力进行分析，明确不同影响因素在列车行驶时对隧道振动响应的敏感特性，为下穿隧道选线提供了设计参考和依据。2.1工程背景新建新郑机场至郑州南站城际铁路，自新郑机场T2航站楼城际铁路车站引出，向东下穿南水北调中线总干渠后，向南出地面引入新建的郑州南站，在DK41+750~DK45+550段采用盾构法施工，全长3800m，为单洞双线隧道，隧道外径为12.4m，衬砌厚度0.55m，幅宽2m。隧道盾构段于DK44+620~DK44+720与南水北调中线干渠交叉，隧道轴线与干渠中心线交叉角度约为85°，如图2-1~2-3所示。盾构段隧道处于平原地区，地势平坦开阔，地层为第四系冲积层，岩性主要为粉土、粉质黏土、粉细砂，局部表层存在人工填土。隧道及内部结构材料参数、地质材料参数如表2-1、2-2所示。图2-1穿越点平面图Fig.2-1Crossingpointplan图2-2隧道衬砌内轮廓Fig.2-2Tunnellininginnerprofile
华北水利水电大学硕士学位论文12图2-3总干渠断面示意图Fig.2-3Themainchannelsection表2-1混凝土结构力学参数Table2-1Concretematerialparameters结构名称弹性模量（Pa）泊松比质量密度（kg/m3)隧道衬砌（C50）3.45×10100.22.50×103填充层（C20）2.55×10100.22.50×103结构梁（C35）3.15×10100.22.50×103轨道板（C40）3.25×10100.22.50×103表2-2地质材料力学参数Table2-2Soilmaterialparameters层数厚度（m）压缩模量（Pa）泊松比粘聚力(Pa)内摩擦角(°)弹性模量（Pa）质量密度（kg/m3)17.4908.55×1060.301.90×10423.62.14×1072.00×10322.9808.14×1060.302.41×10417.62.04×1072.03×10337.2709.47×1060.302.04×10421.92.37×1072.03×10342.1007.10×1060.282.00×10429.01.78×1071.98×103511.858.38×1060.302.47×10420.42.10×1072.02×10367.9009.55×1060.252.54×10421.92.39×1072.00×10378.4201.11×1070.251.00×10333.02.78×1072.01×103829.669.55×1060.252.54×10421.92.39×1072.00×103由《新建铁路新郑机场至郑州南站城际铁路盾构隧道下穿南水北调中线干线潮河段工程安全影响评价报告》，盾构隧道下穿南水北调中线总干渠时渠底变形量控制在-15mm~5mm。
本文编号：3112264
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
穿越点平面图
2不同影响因素下隧道列车振动响应的影响规律分析112不同影响因素下隧道列车振动响应为研究不同因素下隧道列车振动响应的影响规律，对列车振动下隧道动力响应规律进行初步探索，针对隧道下穿至渠底中心断面，在不考虑其他影响因素前提下，建立二维平面应变模型，施加列车振动荷载，计算后，对列车振动下隧道衬砌应力进行分析，初步得到列车振动下隧道的动力响应规律。在此基础上，为研究不同影响因素（单双列车通行、土层地质变化、围岩二次注浆固结、列车行驶速度、隧道埋深）对列车振动下隧道动力响应的影响，分别建立二维平面应变模型，施加列车振动荷载，计算后，分别对不同影响因素下隧道应力进行分析，明确不同影响因素在列车行驶时对隧道振动响应的敏感特性，为下穿隧道选线提供了设计参考和依据。2.1工程背景新建新郑机场至郑州南站城际铁路，自新郑机场T2航站楼城际铁路车站引出，向东下穿南水北调中线总干渠后，向南出地面引入新建的郑州南站，在DK41+750~DK45+550段采用盾构法施工，全长3800m，为单洞双线隧道，隧道外径为12.4m，衬砌厚度0.55m，幅宽2m。隧道盾构段于DK44+620~DK44+720与南水北调中线干渠交叉，隧道轴线与干渠中心线交叉角度约为85°，如图2-1~2-3所示。盾构段隧道处于平原地区，地势平坦开阔，地层为第四系冲积层，岩性主要为粉土、粉质黏土、粉细砂，局部表层存在人工填土。隧道及内部结构材料参数、地质材料参数如表2-1、2-2所示。图2-1穿越点平面图Fig.2-1Crossingpointplan图2-2隧道衬砌内轮廓Fig.2-2Tunnellininginnerprofile
华北水利水电大学硕士学位论文12图2-3总干渠断面示意图Fig.2-3Themainchannelsection表2-1混凝土结构力学参数Table2-1Concretematerialparameters结构名称弹性模量（Pa）泊松比质量密度（kg/m3)隧道衬砌（C50）3.45×10100.22.50×103填充层（C20）2.55×10100.22.50×103结构梁（C35）3.15×10100.22.50×103轨道板（C40）3.25×10100.22.50×103表2-2地质材料力学参数Table2-2Soilmaterialparameters层数厚度（m）压缩模量（Pa）泊松比粘聚力(Pa)内摩擦角(°)弹性模量（Pa）质量密度（kg/m3)17.4908.55×1060.301.90×10423.62.14×1072.00×10322.9808.14×1060.302.41×10417.62.04×1072.03×10337.2709.47×1060.302.04×10421.92.37×1072.03×10342.1007.10×1060.282.00×10429.01.78×1071.98×103511.858.38×1060.302.47×10420.42.10×1072.02×10367.9009.55×1060.252.54×10421.92.39×1072.00×10378.4201.11×1070.251.00×10333.02.78×1072.01×103829.669.55×1060.252.54×10421.92.39×1072.00×103由《新建铁路新郑机场至郑州南站城际铁路盾构隧道下穿南水北调中线干线潮河段工程安全影响评价报告》，盾构隧道下穿南水北调中线总干渠时渠底变形量控制在-15mm~5mm。
本文编号：3112264
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