基于周期结构理论的隧道结构振动特性研究
发布时间：2021-08-01 05:05
随着中国铁路建设和城市轨道交通的迅猛发展,隧道结构的振动问题越来越受到关注。本文基于周期结构理论以及饱和土体Biot理论,从周期结构振动能量带的分析、外部激励引起周期结构的振动与传播等方面,开展周期性隧道结构的振动特性分析。主要包括以下几点内容:将隧道衬砌视为薄壁圆柱壳,对圆柱壳体的振动特性进行分析,分析过程中考虑周期性等厚度圆柱壳体和变厚度圆柱壳体两种情况,研究其能带特性。对于周期性等厚度圆柱壳体,采用Love壳体理论,建立圆形隧道的轴对称波动微分方程,利用传递矩阵法建立了相邻胞元间的传递矩阵,推导了周期性圆柱壳体各胞元环径向轴对称波动动态刚度矩阵;对于变厚度圆柱壳体采用Hamilton原理推导出了圆柱壳体的传递矩阵,通过精细积分法,计算出传递矩阵的特征值,分别研究了两种变截面（指数函数、线性函数）圆柱壳体中的传播特性。研究结果表明,周期性圆柱壳体和圆柱壳体的截面尺寸变化对振动波的传播均有一定的影响。考虑隧道结构与土体的相互作用,结合Biot理论、Helmholtz势函数理论及Fourier变换,边界条件和位移、应力连续条件,分别研究弹性地基上和饱和土体中周期性隧道结构的振动特性,考...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
无限长周期性圆柱壳体
图 3.5 圆柱壳体坐标系体理论[1521]和壳体工程理论的假设[156]，圆柱壳体的几何xUxttx ( , ,) (,,)1(,,)WxtVxtRhtt xUxtVxtRhttx 1 (,,)(, ,) 0r xr r 体的曲率表达式为[156]：xxx
振动特性分析34(a) 无限长圆形管道(b) 第 i 单元图 4.1 弹性地基上周期性隧道结构图4.1.2 弹性地基上周期性隧道结构的传递矩阵及特征值考虑圆柱壳体的轴对称运动，其所有的力学量与 无关（周向波数为 0），假设其满足是位移振型解为[152]， ttittitWxtwxnewxe ( , ,) ()cos ()（4.2）式中，n为周向波数（ n 0）， 为角频率。将（4.2）式代入（4.1）式得，011214214 tfitititiwhwKwRKxwD （4.3）将内力进行无量纲化，令xxQRKQ2
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于精细积分法的变截面圆柱壳体的振动特性分析[J]. 鞠海燕,扶名福,谢帮华,徐斌. 南昌大学学报(理科版). 2017(01)
[2]交通荷载作用下富水地区衬砌隧道的振动分析[J]. 黄晓吉,扶名福,徐斌. 公路. 2015(04)
[3]弹性地基上随机失谐周期加固管的波动局部化特性研究[J]. 丁兰,朱宏平,吴巧云. 工程力学. 2015(02)
[4]黏弹性土中衬砌隧道振动响应的解析解[J]. 姚署霖,闻敏杰. 工程力学. 2014(03)
[5]移动环形荷载作用下饱和土中圆形衬砌隧洞动力响应研究[J]. 黄晓吉,扶名福,徐斌. 岩土力学. 2012(03)
[6]地铁运行引起的饱和地基动力响应[J]. 高广运,何俊锋,李佳. 浙江大学学报(工学版). 2010(10)
[7]基于多孔介质理论的饱和土体中圆形隧道洞稳态响应分析[J]. 刘林超,杨骁. 应用力学学报. 2009(01)
[8]地铁列车振动作用下近距离平行隧道的弹塑性动力响应[J]. 白冰,李春峰. 岩土力学. 2009(01)
[9]不平顺条件下高速铁路轨道振动的解析研究[J]. 冯青松,雷晓燕,练松良. 振动工程学报. 2008(06)
[10]饱和土中单桩在瑞利波作用下的动力响应[J]. 陆建飞,聂卫东. 岩土工程学报. 2008(02)
博士论文
[1]交通荷载作用下饱和土体中衬砌隧道系统的动力响应研究[D]. 黄晓吉.南昌大学 2015
[2]地铁荷载作用下饱和土体衬砌隧道与轨道系统的动力响应[D]. 曾晨.浙江大学 2014
[3]基于敏感度的地铁列车振动环境影响预测及动态评价体系研究[D]. 马蒙.北京交通大学 2012
[4]地铁列车运行引起的隧道及自由场动力响应数值预测模型研究[D]. 刘卫丰.北京交通大学 2009
[5]基于解析的车轨耦合模型及地铁对环境的振动影响研究[D]. 贾颖绚.北京交通大学 2009
[6]移动荷载引起饱和土动力响应及排桩隔振研究[D]. 徐斌.上海交通大学 2009
[7]地铁列车振动对环境影响的预测研究及减振措施分析[D]. 孙晓静.北京交通大学 2008
[8]地铁激励下振动的传播规律及建筑物隔振减振研究[D]. 申跃奎.同济大学 2007
[9]地铁振动对隧道周围软粘土微结构影响及动力特性研究[D]. 张曦.同济大学 2007
[10]基于声子晶体理论的梁板类周期结构振动带隙特性研究[D]. 郁殿龙.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]移动荷载作用下圆形隧道的动力响应研究[D]. 范增.江苏大学 2016
[2]高速列车荷载作用下立体交叉隧道结构抗减振措施研究[D]. 刘海林.中南大学 2014
[3]近接条件下考虑车—隧耦合的空间动力特性与减振研究[D]. 陈实.重庆交通大学 2013
[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]周期结构梁弯扭耦合振动特性研究[D]. 方剑宇.国防科学技术大学 2008
[6]车辆动载作用下轨道结构和隧道结构的动力分析[D]. 田薇.同济大学 2007
[7]大城市地下轨道交通振动与强地面运动观测的研究[D]. 董霜.中国地震局地球物理研究所 2004
[8]地铁诱发振动对地面以及地上结构的影响规律研究[D]. 李晓霖.北京工业大学 2003
本文编号：3314871
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
无限长周期性圆柱壳体
图 3.5 圆柱壳体坐标系体理论[1521]和壳体工程理论的假设[156]，圆柱壳体的几何xUxttx ( , ,) (,,)1(,,)WxtVxtRhtt xUxtVxtRhttx 1 (,,)(, ,) 0r xr r 体的曲率表达式为[156]：xxx
振动特性分析34(a) 无限长圆形管道(b) 第 i 单元图 4.1 弹性地基上周期性隧道结构图4.1.2 弹性地基上周期性隧道结构的传递矩阵及特征值考虑圆柱壳体的轴对称运动，其所有的力学量与 无关（周向波数为 0），假设其满足是位移振型解为[152]， ttittitWxtwxnewxe ( , ,) ()cos ()（4.2）式中，n为周向波数（ n 0）， 为角频率。将（4.2）式代入（4.1）式得，011214214 tfitititiwhwKwRKxwD （4.3）将内力进行无量纲化，令xxQRKQ2
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于精细积分法的变截面圆柱壳体的振动特性分析[J]. 鞠海燕,扶名福,谢帮华,徐斌. 南昌大学学报(理科版). 2017(01)
[2]交通荷载作用下富水地区衬砌隧道的振动分析[J]. 黄晓吉,扶名福,徐斌. 公路. 2015(04)
[3]弹性地基上随机失谐周期加固管的波动局部化特性研究[J]. 丁兰,朱宏平,吴巧云. 工程力学. 2015(02)
[4]黏弹性土中衬砌隧道振动响应的解析解[J]. 姚署霖,闻敏杰. 工程力学. 2014(03)
[5]移动环形荷载作用下饱和土中圆形衬砌隧洞动力响应研究[J]. 黄晓吉,扶名福,徐斌. 岩土力学. 2012(03)
[6]地铁运行引起的饱和地基动力响应[J]. 高广运,何俊锋,李佳. 浙江大学学报(工学版). 2010(10)
[7]基于多孔介质理论的饱和土体中圆形隧道洞稳态响应分析[J]. 刘林超,杨骁. 应用力学学报. 2009(01)
[8]地铁列车振动作用下近距离平行隧道的弹塑性动力响应[J]. 白冰,李春峰. 岩土力学. 2009(01)
[9]不平顺条件下高速铁路轨道振动的解析研究[J]. 冯青松,雷晓燕,练松良. 振动工程学报. 2008(06)
[10]饱和土中单桩在瑞利波作用下的动力响应[J]. 陆建飞,聂卫东. 岩土工程学报. 2008(02)
博士论文
[1]交通荷载作用下饱和土体中衬砌隧道系统的动力响应研究[D]. 黄晓吉.南昌大学 2015
[2]地铁荷载作用下饱和土体衬砌隧道与轨道系统的动力响应[D]. 曾晨.浙江大学 2014
[3]基于敏感度的地铁列车振动环境影响预测及动态评价体系研究[D]. 马蒙.北京交通大学 2012
[4]地铁列车运行引起的隧道及自由场动力响应数值预测模型研究[D]. 刘卫丰.北京交通大学 2009
[5]基于解析的车轨耦合模型及地铁对环境的振动影响研究[D]. 贾颖绚.北京交通大学 2009
[6]移动荷载引起饱和土动力响应及排桩隔振研究[D]. 徐斌.上海交通大学 2009
[7]地铁列车振动对环境影响的预测研究及减振措施分析[D]. 孙晓静.北京交通大学 2008
[8]地铁激励下振动的传播规律及建筑物隔振减振研究[D]. 申跃奎.同济大学 2007
[9]地铁振动对隧道周围软粘土微结构影响及动力特性研究[D]. 张曦.同济大学 2007
[10]基于声子晶体理论的梁板类周期结构振动带隙特性研究[D]. 郁殿龙.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]移动荷载作用下圆形隧道的动力响应研究[D]. 范增.江苏大学 2016
[2]高速列车荷载作用下立体交叉隧道结构抗减振措施研究[D]. 刘海林.中南大学 2014
[3]近接条件下考虑车—隧耦合的空间动力特性与减振研究[D]. 陈实.重庆交通大学 2013
[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]周期结构梁弯扭耦合振动特性研究[D]. 方剑宇.国防科学技术大学 2008
[6]车辆动载作用下轨道结构和隧道结构的动力分析[D]. 田薇.同济大学 2007
[7]大城市地下轨道交通振动与强地面运动观测的研究[D]. 董霜.中国地震局地球物理研究所 2004
[8]地铁诱发振动对地面以及地上结构的影响规律研究[D]. 李晓霖.北京工业大学 2003
本文编号：3314871
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3314871.html
