爆炸载荷下地铁隧道衬砌结构动力响应研究
发布时间：2021-05-10 08:46
近年来,地铁在交通运输方面发挥强大的优势作用,因其在运营中的安全性越来越受到重视,所以需研究地铁隧道在外爆炸载荷下衬砌结构的动力响应规律及判定其损伤程度。本文以西安地铁六号线工程为依托,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件建立分析模型,开展研究分析地铁隧道支护结构变形等规律,研究近地面爆源下应力波的传播规律:以不同地面侧爆角度、不同地铁隧道埋深和不同炸药当量三个因素综合分析,研究了外爆炸荷载下对隧道衬砌结构的动力响应规律,进一步对隧道衬砌结构的损伤规律进行分析。具有较高的技术、经济和社会效率。主要结论如下:（1）近地表爆炸源侧爆角度分别为顶爆0°及侧爆15°、30°、45°的研究发现:当侧爆角度为15°,拱顶最大位移值分别为8mm,侧爆角度为15°及30°的左侧帮最大位移值为9.2mm及8mm,衬砌结构的径向响应剧烈程度以15°最为接近0°顶爆,当侧爆角度为45°时,衬砌结构的径向及横向位移值分别为2.5mm、3mm,且速度及加速度的动力响应规律与位移变化趋势相符。（2）侧爆角度为15°,隧道埋深分别为12m、15m、18m时:埋深12m及18m的径向最大位移值分别为9.4mm...
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 爆炸载荷下隧道动力响应的研究现状
1.2.1 爆炸载荷下隧道动力响应在国外的研究现状
1.2.2 爆炸载荷下隧道动力响应国内研究现状
1.3 主要研究内容与技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 研究目的及意义
1.4 本章小结
2 爆炸应力波传播理论及有限元模型的建立
2.1 引言
2.2 爆炸载荷作用下应力波的传播
2.2.1 爆炸应力波的强度
2.2.2 应力波的反射与透射规律
2.2.3 应力波的斜入射规律
2.3 建立有限元数值模型
2.3.1 有限元模型的材料参数
2.3.2 ANSYS/LS-DYNA求解步骤
2.3.3 模型相关条件
2.4 本章小结
3 爆炸载荷下地铁隧道衬砌结构的动力响应
3.1 侧爆角度对动力响应的影响
3.1.1 隧道衬砌结构位移
3.1.2 隧道衬砌结构速度
3.1.3 隧道衬砌结构加速度
3.2 隧道埋深对动力响应的影响
3.2.1 隧道衬砌结构位移
3.2.2 隧道衬砌结构速度
3.2.3 隧道衬砌结构加速度
3.3 炸药当量对动力响应的影响
3.3.1 隧道衬砌结构位移
3.3.2 隧道衬砌结构速度
3.3.3 隧道衬砌结构加速度
3.4 本章小结
4 地铁隧道衬砌结构的损伤分析
4.1 侧爆角度对衬砌结构的损伤分析
4.2 隧道埋深对衬砌结构损伤的分析
4.3 炸药当量对衬砌结构损伤的分析
4.4 爆炸载荷下衬砌结构安全性评价方法
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸荷载作用下盾构隧道动力响应数值分析[J]. 张根俞,范青,肖耀祖,张龑华. 建筑结构. 2016(S1)
[2]爆炸冲击下盾构隧道衬砌结构的动力响应特性[J]. 单生彪,汪亦显,郭盼盼,袁海平,曹平. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2016(04)
[3]爆炸地震波作用下盾构隧道动力响应分析[J]. 刘扬,王明洋,李杰,王德荣,张宁. 岩土力学. 2014(04)
[4]爆炸荷载下盾构管片的动力响应分析[J]. 刘扬,宋春明,卢浩. 振动与冲击. 2014(05)
[5]地下隧道在内爆炸荷载作用下的动力响应分析[J]. 王德荣,冯淑芳,李杰,孙鹰. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2013(05)
[6]不同爆炸荷载下长江隧道的动力响应和损伤分析[J]. 卢志芳,刘沐宇. 爆破. 2013(03)
[7]曲墙式土体隧道围岩结构的爆炸动力响应[J]. 程选生,王建华,苏佳轩. 重庆大学学报. 2013(04)
[8]爆炸地震波作用下深埋圆形隧道的动力响应分析[J]. 范鹏贤,王明洋,冯淑芳,李杰,王德荣. 岩石力学与工程学报. 2013(04)
[9]侧向爆炸作用下地下拱形结构动力响应[J]. 陈海龙,金丰年,夏志成,张宇,范华林,周健南. 岩石力学与工程学报. 2012(S2)
[10]爆炸波影响地下结构的数值模拟方法[J]. 张蓓,许增会. 岩土工程技术. 2012 (04)
硕士论文
[1]地面爆炸下地下结构的动力响应[D]. 张茜.长安大学 2015
[2]南水北调中线工程段弱膨胀土的强度特性宏细观试验研究[D]. 刘莹莹.华北水利水电大学 2013
[3]爆破荷载作用下隧洞围岩动力响应及破坏模式研究[D]. 卢珊珊.天津大学 2012
[4]爆炸荷载作用下饱和土及准饱和土中隧道的瞬态动力响应研究[D]. 陈成振.浙江大学 2010
[5]爆炸作用下曲墙式黄土隧道的动力响应研究[D]. 苏佳轩.兰州理工大学 2010
[6]城市浅埋隧道衬砌结构抗爆特性数值模拟研究[D]. 张明.西安科技大学 2009
本文编号：3179069
【文章来源】：西安工业大学陕西省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 爆炸载荷下隧道动力响应的研究现状
1.2.1 爆炸载荷下隧道动力响应在国外的研究现状
1.2.2 爆炸载荷下隧道动力响应国内研究现状
1.3 主要研究内容与技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 研究目的及意义
1.4 本章小结
2 爆炸应力波传播理论及有限元模型的建立
2.1 引言
2.2 爆炸载荷作用下应力波的传播
2.2.1 爆炸应力波的强度
2.2.2 应力波的反射与透射规律
2.2.3 应力波的斜入射规律
2.3 建立有限元数值模型
2.3.1 有限元模型的材料参数
2.3.2 ANSYS/LS-DYNA求解步骤
2.3.3 模型相关条件
2.4 本章小结
3 爆炸载荷下地铁隧道衬砌结构的动力响应
3.1 侧爆角度对动力响应的影响
3.1.1 隧道衬砌结构位移
3.1.2 隧道衬砌结构速度
3.1.3 隧道衬砌结构加速度
3.2 隧道埋深对动力响应的影响
3.2.1 隧道衬砌结构位移
3.2.2 隧道衬砌结构速度
3.2.3 隧道衬砌结构加速度
3.3 炸药当量对动力响应的影响
3.3.1 隧道衬砌结构位移
3.3.2 隧道衬砌结构速度
3.3.3 隧道衬砌结构加速度
3.4 本章小结
4 地铁隧道衬砌结构的损伤分析
4.1 侧爆角度对衬砌结构的损伤分析
4.2 隧道埋深对衬砌结构损伤的分析
4.3 炸药当量对衬砌结构损伤的分析
4.4 爆炸载荷下衬砌结构安全性评价方法
4.5 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]爆炸荷载作用下盾构隧道动力响应数值分析[J]. 张根俞,范青,肖耀祖,张龑华. 建筑结构. 2016(S1)
[2]爆炸冲击下盾构隧道衬砌结构的动力响应特性[J]. 单生彪,汪亦显,郭盼盼,袁海平,曹平. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2016(04)
[3]爆炸地震波作用下盾构隧道动力响应分析[J]. 刘扬,王明洋,李杰,王德荣,张宁. 岩土力学. 2014(04)
[4]爆炸荷载下盾构管片的动力响应分析[J]. 刘扬,宋春明,卢浩. 振动与冲击. 2014(05)
[5]地下隧道在内爆炸荷载作用下的动力响应分析[J]. 王德荣,冯淑芳,李杰,孙鹰. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2013(05)
[6]不同爆炸荷载下长江隧道的动力响应和损伤分析[J]. 卢志芳,刘沐宇. 爆破. 2013(03)
[7]曲墙式土体隧道围岩结构的爆炸动力响应[J]. 程选生,王建华,苏佳轩. 重庆大学学报. 2013(04)
[8]爆炸地震波作用下深埋圆形隧道的动力响应分析[J]. 范鹏贤,王明洋,冯淑芳,李杰,王德荣. 岩石力学与工程学报. 2013(04)
[9]侧向爆炸作用下地下拱形结构动力响应[J]. 陈海龙,金丰年,夏志成,张宇,范华林,周健南. 岩石力学与工程学报. 2012(S2)
[10]爆炸波影响地下结构的数值模拟方法[J]. 张蓓,许增会. 岩土工程技术. 2012 (04)
硕士论文
[1]地面爆炸下地下结构的动力响应[D]. 张茜.长安大学 2015
[2]南水北调中线工程段弱膨胀土的强度特性宏细观试验研究[D]. 刘莹莹.华北水利水电大学 2013
[3]爆破荷载作用下隧洞围岩动力响应及破坏模式研究[D]. 卢珊珊.天津大学 2012
[4]爆炸荷载作用下饱和土及准饱和土中隧道的瞬态动力响应研究[D]. 陈成振.浙江大学 2010
[5]爆炸作用下曲墙式黄土隧道的动力响应研究[D]. 苏佳轩.兰州理工大学 2010
[6]城市浅埋隧道衬砌结构抗爆特性数值模拟研究[D]. 张明.西安科技大学 2009
本文编号：3179069
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