粉砂地层中列车振动荷载下曲线隧道的动力响应及长期沉降研究
发布时间：2021-12-11 14:53
地铁盾构隧道的长期累积沉降会影响地铁正常运营和结构安全,其中列车运行过程中所产生的振动荷载对沉降量的影响较大。因此,对列车振动荷载作用下隧道结构及周围土体的动力响应和长期沉降进行相关研究具有重要理论和实践意义。本文以郑州地铁1号线一期工程为研究背景,采用现场实测、数值模拟、理论计算相结合的方法,研究了粉砂地层中列车振动荷载对曲线隧道结构及周围土体动力响应和长期累积沉降的影响。具体研究内容如下:（1）通过对粉砂土层中列车振动荷载下的曲线盾构隧道进行工后现场监测,对比直线段与曲线段盾构隧道的累积沉降值,表明曲线段的沉降比直线段平均增加了30%,且隧道短期沉降值远小于长期累积沉降值;道床水平位移变化量最大值为1.95mm;管片收敛位移变化量最大值为2.6mm,均满足规范变形要求,认为现场监测累积沉降值为列车振动荷载和工后固结两种因素之和。（2）提出一种曲线隧道内列车振动荷载的施加方法,对比分析不同曲率半径隧道和周围土层动力响应变化规律,将数值模拟与理论计算值与现场监测结果进行对比,验证数值模型的可靠性。结果表明:曲线隧道周围土体的动力响应和长期累积沉降值随着与隧道轴线之间的距离和转弯半径的增...
【文章来源】：河南工业大学河南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
郑州市轨道交通第三期规划示意图
第2页河南工业大学硕士研究生学位论文的总沉降量为2-6mm，正式通车后，道床的总沉降量急剧增加，达到30-60mm[4]。地铁隧道的不均匀沉降会导致隧道产生变形、接缝张开、渗水等现象，影响地铁线路的安全高效运营[5]。图1-2城市轨道交通网络所引起的环境振动尽管诸多学者对列车循环荷载作用下地铁隧道沉降做出了大量研究工作，取得了许多富有价值的成果，这对列车振动荷载下隧道动力响应和长期沉降起到了十分重要的指导，但大多数研究以直线隧道作为研究对象[6-8]，曲线隧道的相关研究较少。然而，地铁线路布局受城市地形、地质、地下建（构）筑物等条件的约束，曲线隧道的设计难以避免。直线隧道内列车运行主要产生垂直向下振动荷载，相比于直线隧道曲线段隧道列车运行产生的振动荷载更加复杂——曲线段隧道受反复振动和离心力的双重作用，可能引起下卧饱和黏土发生振陷、饱和砂土发生液化、花岗岩残积土软化等现象，导致曲线段隧道道床累积沉降值远远大于直线段。因此，开展粉砂地层中列车荷载对曲线隧道沉降特性的研究是十分有必要的。文章以郑州地铁一号线农业南路站—东风南路站曲线地铁隧道区间为背景，对地铁轨道线路竖向位移、水平位移、隧道断面收敛进行现场实测，并采用有限元软件MIDAS建立道床-隧道结构-土体三维动力有限元模，结合理论计算，通过设置不同的工况研究列车移动荷载作用下引起隧道周围土体振动响应及其传播规律和不同转弯半径下曲线隧
技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]地铁列车移动荷载作用下饱和软黏土地基动力响应及长期累积变形[J]. 周捡平,陈页开,匡月青,许俊豪. 科学技术与工程. 2018(22)
[2]地铁曲线段轮轨接触三维有限元分析[J]. 王晨阳,赵吉中,徐祥,阚前华. 四川理工学院学报(自然科学版). 2018(02)
[3]重载铁路路基足尺模型试验研究[J]. 冷伍明,梅慧浩,聂如松,赵春彦,刘文劼,粟雨. 振动与冲击. 2018(04)
[4]地铁循环荷载作用下上海软土地基长期沉降计算[J]. 高广运,陈娟,梁婷. 中国科技论文. 2018(01)
[5]地铁致地表振动局部放大现象实测与机理分析[J]. 宗刚,张永红,任晓崧. 振动与冲击. 2017(09)
[6]列车振动荷载作用下隧道周边软黏土长期沉降分析[J]. 葛世平,姚湘静,叶斌,蒲黍絛,刘学增. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[7]轨道-路基动力试验系统的研制与应用[J]. 聂如松,冷伍明,张家生,余志武. 铁道学报. 2016(08)
[8]循环交通荷载下软土路基长期沉降理论解[J]. 吕玺琳,方航,张甲峰. 岩土力学. 2016(S1)
[9]地铁列车循环荷载下软土地区盾构隧道长期沉降分析[J]. 杨兵明,刘保国. 中国铁道科学. 2016(03)
[10]初始固结度影响下地铁运营引起的长期沉降预测[J]. 魏新江,张孟雅,丁智,葛国宝,周小凤,虞兴福. 现代隧道技术. 2016(02)
博士论文
[1]软土地铁车站结构三维地震响应计算理论与方法的研究[D]. 王国波.同济大学 2007
[2]饱和软粘土动力本构模型研究与地铁隧道长期振陷分析[D]. 刘明.同济大学 2006
硕士论文
[1]青岛地区粉质粘土动力特性及其与地铁隧道结构动响应研究[D]. 隋学斌.青岛理工大学 2014
[2]盾构隧道预应力管片接头力学性能试验研究[D]. 方岸林.河南科技大学 2014
[3]列车振动荷载对地下隧道结构安全性影响分析[D]. 田燕.青岛理工大学 2013
[4]交通荷载作用下软土地基塑性变形的分析[D]. 申昊.浙江大学 2013
[5]地铁列车振动引起饱和粉土地基动力响应及液化[D]. 王明飞.北京交通大学 2009
本文编号：3534878
【文章来源】：河南工业大学河南省
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
郑州市轨道交通第三期规划示意图
第2页河南工业大学硕士研究生学位论文的总沉降量为2-6mm，正式通车后，道床的总沉降量急剧增加，达到30-60mm[4]。地铁隧道的不均匀沉降会导致隧道产生变形、接缝张开、渗水等现象，影响地铁线路的安全高效运营[5]。图1-2城市轨道交通网络所引起的环境振动尽管诸多学者对列车循环荷载作用下地铁隧道沉降做出了大量研究工作，取得了许多富有价值的成果，这对列车振动荷载下隧道动力响应和长期沉降起到了十分重要的指导，但大多数研究以直线隧道作为研究对象[6-8]，曲线隧道的相关研究较少。然而，地铁线路布局受城市地形、地质、地下建（构）筑物等条件的约束，曲线隧道的设计难以避免。直线隧道内列车运行主要产生垂直向下振动荷载，相比于直线隧道曲线段隧道列车运行产生的振动荷载更加复杂——曲线段隧道受反复振动和离心力的双重作用，可能引起下卧饱和黏土发生振陷、饱和砂土发生液化、花岗岩残积土软化等现象，导致曲线段隧道道床累积沉降值远远大于直线段。因此，开展粉砂地层中列车荷载对曲线隧道沉降特性的研究是十分有必要的。文章以郑州地铁一号线农业南路站—东风南路站曲线地铁隧道区间为背景，对地铁轨道线路竖向位移、水平位移、隧道断面收敛进行现场实测，并采用有限元软件MIDAS建立道床-隧道结构-土体三维动力有限元模，结合理论计算，通过设置不同的工况研究列车移动荷载作用下引起隧道周围土体振动响应及其传播规律和不同转弯半径下曲线隧
技术路线图
【参考文献】：
期刊论文
[1]地铁列车移动荷载作用下饱和软黏土地基动力响应及长期累积变形[J]. 周捡平,陈页开,匡月青,许俊豪. 科学技术与工程. 2018(22)
[2]地铁曲线段轮轨接触三维有限元分析[J]. 王晨阳,赵吉中,徐祥,阚前华. 四川理工学院学报(自然科学版). 2018(02)
[3]重载铁路路基足尺模型试验研究[J]. 冷伍明,梅慧浩,聂如松,赵春彦,刘文劼,粟雨. 振动与冲击. 2018(04)
[4]地铁循环荷载作用下上海软土地基长期沉降计算[J]. 高广运,陈娟,梁婷. 中国科技论文. 2018(01)
[5]地铁致地表振动局部放大现象实测与机理分析[J]. 宗刚,张永红,任晓崧. 振动与冲击. 2017(09)
[6]列车振动荷载作用下隧道周边软黏土长期沉降分析[J]. 葛世平,姚湘静,叶斌,蒲黍絛,刘学增. 岩石力学与工程学报. 2016(11)
[7]轨道-路基动力试验系统的研制与应用[J]. 聂如松,冷伍明,张家生,余志武. 铁道学报. 2016(08)
[8]循环交通荷载下软土路基长期沉降理论解[J]. 吕玺琳,方航,张甲峰. 岩土力学. 2016(S1)
[9]地铁列车循环荷载下软土地区盾构隧道长期沉降分析[J]. 杨兵明,刘保国. 中国铁道科学. 2016(03)
[10]初始固结度影响下地铁运营引起的长期沉降预测[J]. 魏新江,张孟雅,丁智,葛国宝,周小凤,虞兴福. 现代隧道技术. 2016(02)
博士论文
[1]软土地铁车站结构三维地震响应计算理论与方法的研究[D]. 王国波.同济大学 2007
[2]饱和软粘土动力本构模型研究与地铁隧道长期振陷分析[D]. 刘明.同济大学 2006
硕士论文
[1]青岛地区粉质粘土动力特性及其与地铁隧道结构动响应研究[D]. 隋学斌.青岛理工大学 2014
[2]盾构隧道预应力管片接头力学性能试验研究[D]. 方岸林.河南科技大学 2014
[3]列车振动荷载对地下隧道结构安全性影响分析[D]. 田燕.青岛理工大学 2013
[4]交通荷载作用下软土地基塑性变形的分析[D]. 申昊.浙江大学 2013
[5]地铁列车振动引起饱和粉土地基动力响应及液化[D]. 王明飞.北京交通大学 2009
本文编号：3534878
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