高铁车致动荷载下盾构隧道结构疲劳大型模型试验设计研究

发布时间：2017-06-18 18:10

  本文关键词：高铁车致动荷载下盾构隧道结构疲劳大型模型试验设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文初步研究了广州地铁广州北～花城路区间隧道下穿武广高铁的模型试验设计及相关参数选取。试验旨在通过大型模拟试验发现在武广高铁车致动荷载作用下的盾构隧道应力响应及结构疲劳规律。国内外学者对盾构隧道管片疲劳试验研究较少。本文通过借鉴同类振动台模拟试验研究思路以及成果,主要有以下内容：1.综合考虑试验要求及试验条件限制基础上,按照相似学定律推导相似关系,确定几何相似比1：10、密度相似比为1：1、弹性模型相似比1：10为主的相似关系。2.在参考大量模型试验设计的基础上,确定以石英砂、重晶石粉、凡士林为基础材料按照不同比例配合制成围岩以及注浆加固层的模拟材料；以石膏、石英砂、硅藻土按照一定比例配合制成管片模拟材料；以纯铝焊丝模拟钢筋以及管片连接螺栓。3.参阅大量文献,确定本次试验用高速铁路列车激振力函数；首次提出了基于列车车速及钢轨荷载分布的列车激振力时程曲线；通过简化列车激振力曲线得到试验荷载加载函数并通过数值模拟方法验证了简化函数的等效性。4.通过现有管片的破坏情况以及管片动力响应分析推测管片疲劳破坏位置,并管片破坏特征提出传感器位置布置方案；综合混凝土疲劳破坏特征,提出以混凝土破坏第一阶段以及第二阶段为主要判断依据的管片疲劳判断准则。5.完成高铁车致动荷载下盾构结构管片疲劳的大型模拟试验设计。
【关键词】：模型试验 车辆荷载 管片疲劳 盾构隧道
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U451.5
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 选题依据以及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.3 本文研究重点、存在问题16
• 1.4 研究内容及技术路线16-18
• 第2章 隧道地质条件及模型相似关系推导18-28
• 2.1 隧址地区地形地貌18-19
• 2.2 隧址地区地层岩性19-20
• 2.3 模型试验的相似关系推导20-24
• 2.3.1 模型试验概述20
• 2.3.2 模型试验相似理论20-23
• 2.3.3 模型试验相似比的确定23-24
• 2.4 模型尺寸以及试验模拟范围24-25
• 2.5 试验装置边界条件25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 相似材料比选及特性测试28-46
• 3.1 模型相似材料的比选28-43
• 3.1.1 围岩相似材料的比选28-34
• 3.1.2 注浆加固相似材料的选择34-35
• 3.1.3 隧道管片相似材料的选取35-43
• 3.2 隧道围岩相似材料动剪模量及阻尼分析43-45
• 3.2.1 试验设备及试验内容43
• 3.2.2 试验数据处理方法43-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第4章 高铁车致动荷载研究及加载方案46-66
• 4.1 高速铁路了列车荷载研究46-48
• 4.2 试验动力荷载模拟48-53
• 4.3 数值模拟与结果分析53-62
• 4.3.1 模型建立53-55
• 4.3.2 计算结果分析55-62
• 4.4 激振器加载方式比选62-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 传感器布置与数据采集66-75
• 5.1 盾构隧道管片破坏特征66-68
• 5.2 传感器布置以及采集68-74
• 5.2.1 土压力采集元件布设69-70
• 5.2.2 结构应力采集元件布设70-73
• 5.2.3 结构位移采集元件布设73-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第6章 管片疲劳判断准则75-85
• 6.1 国内外混凝土疲劳寿命预测方法现状75-78
• 6.2 试验盾构管片疲劳破坏预测评价方法78-81
• 6.3 隧道衬砌结构相似材料疲劳性能测试方案81-84
• 6.3.1 材料配比及试件浇注81-83
• 6.3.2 试验程序83
• 6.3.3 试验结果分析与试验管片寿命预测83-84
• 6.3.4 注意事项84
• 6.4 本章小结84-85
• 结论与展望85-87
• 致谢87-89
• 参考文献89-93

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