地下列车荷载作用下土体与隧道结构的动力响应理论研究
发布时间：2023-06-01 04:49
地铁在方便城市人们出行的同时,引起的环境振动问题也受到越来越多的关注。地铁引起的地基振动可看作是土体内部的列车荷载产生的扰动在地下结构及周围土体中传播衰减后的结果,其振动传播规律受荷载类型、地下结构及土体性质等多种因素的影响。基于此,本文通过建立不同的模型,从多个角度对地下列车荷载作用下土体的动力响应规律开展了研究和探索。具体研究内容概括如下:(1)采用埋置移动点荷载模型来模拟地下列车荷载,基于弹性介质Lame-Navier波动方程,通过Fourier积分变换求得了三维粘弹性半空间在内部埋置移动荷载作用下的动力响应解。分析了荷载埋深、速度及自振频率对地表各向振动位移时程、频谱及空间分布的影响。(2)建立了圆形隧道-饱和土体平面应变模型,并在极坐标下对薄壁圆柱壳体运动方程及饱和土体Biot波动方程进行求解,得到了隧道底拱处简谐荷载作用下饱和土体的稳态响应解。研究了经隧道结构与周围土体相互作用后土体内部位移、应力及孔压的空间分布情况。并对土体渗透性、荷载频率及土体阻尼进行了参数分析。(3)通过将衬砌外部可能存在的注浆区域考虑为注浆液与土体混合的多孔弹性介质,建立隧道衬砌-注浆层-饱和土体耦...
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 地表交通荷载作用下地基的动力响应研究
1.2.2 地下交通荷载作用下地基的动力响应研究
1.3 以往研究存在的主要问题
1.4 本文的主要研究内容
第二章 埋置移动荷载作用下弹性地基的三维动力响应
2.1 引言
2.2 控制方程
2.3 边界条件及求解
2.4 数值计算与对比验证
2.4.1 对比验证
2.4.2 算例分析
2.5 本章小结
附录2A
第三章 圆形隧道与周围饱和土体稳态响应分析
3.1 引言
3.2 计算模型及假定
3.3 控制方程及求解
3.3.1 饱和土体波动方程
3.3.2 衬砌壳体运动方程
3.3.3 考虑饱和土介质与衬砌相互作用的解
3.4 算例及分析
3.4.1 对比与验证
3.4.2 饱和土体动力响应空间分布
3.4.3 荷载自振频率的影响
3.4.4 饱和土体渗透性的影响
3.4.5 饱和土体阻尼的影响
3.5 本章小结
附录3A
第四章 考虑注浆层的饱和土体与隧道结构动力响应研究
4.1 引言
4.2 计算模型
4.3 控制方程及求解
4.3.1 饱和介质波动方程的通解
4.3.2 衬砌壳体运动方程
4.3.3 考虑饱和土体与注浆层及衬砌相互作用的解
4.4 算例及分析
4.4.1 注浆层厚度对隧道周围土体响应分布的影响
4.4.2 注浆层对饱和土体动力响应随径向衰减曲线的影响
4.5 本章小结
附录4A
第五章 复杂地层中土体与隧道结构动力响应分析
5.1 引言
5.2 模型与假定
5.3 控制方程及求解
5.3.1 饱和土体控制方程
5.3.2 Euler-Bernoulli梁的运动方程
5.3.3 边界条件及连续条件
5.3.4 TRM法的展开及求解
5.4 算例及分析
5.4.1 对比与验证
5.4.2 地基中软硬夹层对振动响应的影响
5.4.3 地基中软硬夹层对地表竖向振动速度与加速度的影响
5.5 本章小结
第六章 轨道系统-隧道结构-饱和成层地基-耦合动力响应分析
6.1 引言
6.2 计算模型
6.3 控制方程及求解
6.3.1 浮置板轨道-隧道耦合模型的动力控制方程
6.3.2 轨道系统与隧道-饱和成层地基模型的耦合
6.4 算例及分析
6.4.1 移动常值荷载作用下的地表竖向振动分析
6.4.2 移动简谐荷载作用下的地表竖向振动分析
6.5 本章小结
第七章 结论和建议
7.1 本文总结
7.2 主要结论
7.2.1 埋置移动荷载作用下弹性地基的三维动力响应
7.2.2 简谐荷载作用下圆形隧道与周围饱和土体的稳态振动研究
7.2.3 考虑注浆层的饱和土体与隧道结构动力响应研究
7.2.4 复杂地层中土体与隧道结构动力响应分析
7.2.5 饱和成层地基-轨道系统-隧道结构耦合动力响应分析
7.3 进一步工作的建议
参考文献
作者简历及博士期间发表论文
本文编号：3826654
【文章页数】：132 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 研究现状
1.2.1 地表交通荷载作用下地基的动力响应研究
1.2.2 地下交通荷载作用下地基的动力响应研究
1.3 以往研究存在的主要问题
1.4 本文的主要研究内容
第二章 埋置移动荷载作用下弹性地基的三维动力响应
2.1 引言
2.2 控制方程
2.3 边界条件及求解
2.4 数值计算与对比验证
2.4.1 对比验证
2.4.2 算例分析
2.5 本章小结
附录2A
第三章 圆形隧道与周围饱和土体稳态响应分析
3.1 引言
3.2 计算模型及假定
3.3 控制方程及求解
3.3.1 饱和土体波动方程
3.3.2 衬砌壳体运动方程
3.3.3 考虑饱和土介质与衬砌相互作用的解
3.4 算例及分析
3.4.1 对比与验证
3.4.2 饱和土体动力响应空间分布
3.4.3 荷载自振频率的影响
3.4.4 饱和土体渗透性的影响
3.4.5 饱和土体阻尼的影响
3.5 本章小结
附录3A
第四章 考虑注浆层的饱和土体与隧道结构动力响应研究
4.1 引言
4.2 计算模型
4.3 控制方程及求解
4.3.1 饱和介质波动方程的通解
4.3.2 衬砌壳体运动方程
4.3.3 考虑饱和土体与注浆层及衬砌相互作用的解
4.4 算例及分析
4.4.1 注浆层厚度对隧道周围土体响应分布的影响
4.4.2 注浆层对饱和土体动力响应随径向衰减曲线的影响
4.5 本章小结
附录4A
第五章 复杂地层中土体与隧道结构动力响应分析
5.1 引言
5.2 模型与假定
5.3 控制方程及求解
5.3.1 饱和土体控制方程
5.3.2 Euler-Bernoulli梁的运动方程
5.3.3 边界条件及连续条件
5.3.4 TRM法的展开及求解
5.4 算例及分析
5.4.1 对比与验证
5.4.2 地基中软硬夹层对振动响应的影响
5.4.3 地基中软硬夹层对地表竖向振动速度与加速度的影响
5.5 本章小结
第六章 轨道系统-隧道结构-饱和成层地基-耦合动力响应分析
6.1 引言
6.2 计算模型
6.3 控制方程及求解
6.3.1 浮置板轨道-隧道耦合模型的动力控制方程
6.3.2 轨道系统与隧道-饱和成层地基模型的耦合
6.4 算例及分析
6.4.1 移动常值荷载作用下的地表竖向振动分析
6.4.2 移动简谐荷载作用下的地表竖向振动分析
6.5 本章小结
第七章 结论和建议
7.1 本文总结
7.2 主要结论
7.2.1 埋置移动荷载作用下弹性地基的三维动力响应
7.2.2 简谐荷载作用下圆形隧道与周围饱和土体的稳态振动研究
7.2.3 考虑注浆层的饱和土体与隧道结构动力响应研究
7.2.4 复杂地层中土体与隧道结构动力响应分析
7.2.5 饱和成层地基-轨道系统-隧道结构耦合动力响应分析
7.3 进一步工作的建议
参考文献
作者简历及博士期间发表论文
本文编号：3826654
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3826654.html
