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地表和地下交通作用下地基振动响应特性研究

发布时间:2021-01-25 21:27
  随着城市人口的不断增长,城市的交通状况也日趋恶劣。为缓解城市交通压力,地铁等地下交通设施被各大城市广泛采用。地下交通设施往往穿行于人口和建筑物密集区域,在减轻城市交通压力的同时,产生的振动会通过衬砌以及土体传递到建筑物和地表,这些振动会打扰到沿线居民的生活、引起周边建筑的损伤、干扰精密仪器的使用。此外,在城市浅埋隧道的施工和运营阶段,地表的交通荷载也将对隧道产生明显动力影响。因此,地表和地下交通荷载作用下的地基振动响应特性具有重要研究意义。基于现有研究背景,本文开展了关于地表和地下交通荷载作用下地基振动的响应特性研究,主要研究工作如下:1、建立了地表移动荷载下三维弹性半空间中隧道振动分析模型,获得了地表交通荷载引起邻近浅埋隧道振动响应。采用弹性中空圆柱体描述隧道衬砌,周围土体被模拟为含有圆柱形孔洞的粘弹性半空间,地表车辆荷载简化为4个均布矩形荷载。通过波形转换对地表和衬砌-土体接触处的边界条件进行描述,在频域中获得控制方程基本解,利用快速Fourier变换获得时域结果求得。分析了不同速度下的车辆荷载与隧道轴线水平距离的变化对不同埋深的浅埋隧道动应力分布的影响和变化规律。2、建立了 一个... 

【文章来源】:浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:89 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

地表和地下交通作用下地基振动响应特性研究


图1.3上海地铁运营线路图??地铁虽然可以减轻城市交通的压力,但也会对地铁沿线的环境产生不良影响

荷载图,地铁,荷载,小区


浙江大学硕士论文???建筑物和地表。有研究表明,地铁引起的常年振动、噪声污染等会导致沿线居民睡眠不足、??精神压力过大等,影响其正常生活和学习。地铁周边的邻近建筑物虽然不会因为地铁运营??产生的振动而直接破坏,但很可能会受到不同程度损伤,尤其是古建筑物,北京地铁线大??兴线(4号线南延线)投入运营,导致周边居民楼墙体出现不同程度的开裂,如图1.4。??同时地铁引起的振动会影响对周边研究所、医院、高校实验室的精密仪器的使用,2009??年北京地铁4号线开通时,北京大学价值11亿元的精密仪器中有4亿元的仪器受到影响??而无法正常工作。??議纖麵、?S??图1.4北京地铁大兴线沿线小区墙体开裂??同时地下隧道上方移动的交通荷载也会对地下隧道的施工以及运营产生不可忽视的??影响。一方面,城市地下隧道的开挖会对周边土体产生扰动,进而土体的应力状态会发生??改变,从而引起地表沉降以及周边建筑物变形;另一方面,交通密集区的城市地下隧道往??往为了不影响交通的运行,而采用暗挖法施工。采用暗挖法施工时,当地表运行着质量较??大的高速移动的车辆荷载时,地基不仅承受着地表车辆引起的动态冲击,同时也受隧道开??挖引起应力场变化的影响。当两者同时存在时,叠加效应可能会使地表沉降过大,造成地??下隧道动态响应增加,甚至影响到陵道的正常施工以及运营。??以上分析表明,地表和地下交通荷载作用下的地基振动响应特性具有着重要的研究意??义。基于以上研究背景,本文主要研究了地表和地下移动交通荷载作用下,地基的振动响??应特性。本文通过采用解析法,以波函数分解为基础,给出了移动交通荷载作用下,含隧??道地基的封闭解答。对地表荷载引起的地基振动问题进行了

理论模型,荷载


浙江大学硕士论文?第2章地表交通荷载引起邻近浅埋隧道振动评价研究??Tl??A?0???</,?*? ̄ ̄*??(b)车辆荷载??图2.1理论模型??对于各向同性粘弹性半空间,控制方程为:??(^?+?2/i)V(Vu)-/A7x(Vxu)?=?/>ii?(2.1)??式中II表示土体位移向量,▽是梯度算子,u上的点表示相对于时间/的微分。??法向量为A的半平面上的应力向量为:??t{'tx\n)?=?QxXV?■\iJf^jdxn+iNux?(2.2)??式中\是直角坐标系中x方向的单位向量。??法向量为e,.的柱面上的应力向量为:??t[Cr)?(u)?=?erAV?■?u+2/jdru+juer?x?(V?x?u)?(2.3)??式中e,.是柱坐标系中r方向的单位向量。??为方便推导,将作用在地表的车辆荷载分解为如图2.2所示的关于隧道轴线正对称和??反对称的两个荷载工况。??I?d,?t?X??v?,?JJ.1.?'?11.1.?d??-f?0???、X??flv二,/)=0e切/2?f_色_n?dx?^Fiy-J^Q^n??,?ILL1?ill?d?ILL?j丄L???’?〇??+??个x??f(y.:,rt=W,v/2?Si_lJl__,?I__包__[yyy^-Qi'^n??r?丄i.i.'li.?j?trt?'rrr??,v^??〇??图2.2荷载分解??13??


本文编号:2999924

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