地铁列车振动作用下近距离平行隧道的弹塑性动力响应_白冰

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1、第30卷第1期岩土力学Vol.30No.12009年1月RockandSoilMechanicsJan.2009文章编号：1000－7598－(2009)01－0123－06地铁列车振动作用下近距离平行隧道的弹塑性动力响应白冰，李春峰（北京交通大学土木建筑工程学院，北京100044）摘要：利用有限元数值方法，对地铁列车振动荷载作用下近距离平行隧道结构的二维弹塑性动力响应进行模拟，分析了单列列车荷载以及双列列车荷载作用下土体-隧道结构体系的加速度和内力响应时程曲线。研究表明，列车动力荷载作用下的内力值要比无列车荷载作用下的内力值有较大程度的增加；在单列列车荷载作用下，

2、另一相邻平行隧道的加速度响应、弯矩、轴力峰值要比列车运行所在隧道相应点处的响应值要小；在双列列车荷载作用下隧道结构体系动力响应值要比单列列车荷载作用下的动力响应值有显著增加。关键词：地铁列车；振动加速度；地铁隧道；动力响应中图分类号：U459.1；TU435文献标识码：AElastoplasticdynamicresponsesofcloseparallelmetrotunnelstovibrationloadingBAIBing,LIChun-feng(SchoolofCivilEngineering,BeijingJiaotongUniversity,Beiji

3、ng100044,China)Abstract:Two-dimensionalelastoplasticdynamicresponsesofcloseparallelmetrotunnelstovibrationloadingcausedbypassingmetrotrainsarestudiedbyusingfiniteelementmethod.Theresponsesofsoil-tunnelsystemsuchasvibrationacceleration,axialloadandbendingmomentetc.areanalyzedforone-arra

4、ngetrainloadingandtwo-arrangetrainloading.Calculationresultsshowthatthedynamicresponsessuchasaxialloadandbendingmomentareobvious.Theresponsesofthetunnelwithpassingmetrotrainsaregreaterthananothertunnelwithoutpassingmetrotrain.Whentwo-arrangetrainsarepassingsimultaneously,thedynamicresp

5、onsesarenotablyincreasedthantheresponsescausedbyone-arrangepassingtrains.Keywords:metrotrain;vibrationacceleration;metrotunnel;dynamicresponse列车的运行安全。1引言除理论分析和现场测试之外，目前将地铁列车地铁列车振动荷载作用对周围建筑物和环境荷载简化为某种特定的荷载作用模式，然后进行动[1]的影响以及它对土体-隧道结构体系本身的安全力有限元分析，是研究土体-隧道结构体系动力响应[2－4]性影响问题已日益受到人们的重视，特别是近

6、的一个有效手段，它可以模拟多种工况下以及长期年来，由于大量近距离隧道（如平行隧道、交叠隧运行过程等复杂条件下土体-隧道结构体系的动力道等）的兴建以及地铁列车运行速度的快速提高使学响应，从而为地铁隧道的设计提供依据。Balendra得这一问题更为突出[5]。一般而言，地铁列车运行[2]等研究了地铁列车振动荷载作用下隧道结构体系期间的振动不会立即导致隧道结构的破坏，但在动[3]的动力响应。Chua等研究了既有建筑物在地铁列力荷载的长期反复作用条件下它可能会使隧道结构[4]车振动荷载影响下的动力响应。Guan等通过坐标以及周围的软弱地层（如饱和砂土或粉土）产生液变换对主隧

7、道内有车辆恒速通过时，主、辅隧道的化或振陷变形并使其强度不断减小，最终危及地铁动力响应以及土-隧道间的动力相互作用进行了三收稿日期：2007-05-28基金项目：北京市自然科学基金（No.8062024）。作者简介：白冰，男，1966年生，博士，教授，博士生导师，主要从事复杂环境条件下岩土介质力学特性的研究工作。E-mail:baibing66@263.net124岩土力学2009年[6]维数值分析。由广明等以北京地铁5号线崇文门2.2计算参数车站下穿既有地铁2号线区间隧道为工程背景，研[8]根据北京地铁某断面的典型地质资料，土体究了上下交叠地铁区间隧道与车站在