列车振动荷载下地铁空间交叉盾构隧道动力响应特性研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第I页国内图书分类号：U25密级：公开国际图书分类号：624西南交通大学研究生学位论文列车振动荷载下地铁空间交叉盾构隧道动力响应特性研究年级二〇一五级姓名刘曦睿申请学位级别工学硕士专业桥梁与隧道工程指导教师晏启祥教授二〇一八年五月西南交通大学硕士研究生学位论文第II页ClassifiedIndex:U25U.D.C:624SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSTUDYONTHEDYNAMICRESPONSEOFTHESPATIALCROSSSHIELDTUNNELOFSUBWAYUNDERTR

2、AIN-INDUCEDVIBRATIONLOADGrade:2015Candidate:LiuXiruiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:BridgeandTunnelEngineeringSupervisor:Prof.YanQixiangMay,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第III页西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全

3、部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。西南交通大学硕士研究生学位论文第IV页西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、进行空间交叉盾构隧道列车振动响应室内模型试验，研究空间交叉盾构隧道在不同荷载类型、荷载施加模式下的加速度、应变、周围土体地层动应力等动力响应特性，并研究分析上下隧道间的动力响应传递规律；2、运用考虑钢筋、接头等细部结构的空间交叉盾构隧道精细化数值模型，分析结构的振动响应特性，并与试验结果对比验证；通过接头不同的数值模型结果的对比，研究纵向接头和环向接头对盾构隧

4、道在列车振动荷载作用下的动力系数和动力响应等的影响；3、基于一种考虑氯盐侵蚀作用的盾构隧道承载能力分析方法，建立盾构隧道的承载能力极限状态安全指数评估体系，通过不同氯盐侵蚀程度的数值模拟结果的对比分析，分析氯盐侵蚀作用对盾构隧道结构振动响应、内力变化、承载能力和安全性能等方面的影响。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经加以标注的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。西南交通大学硕士研究生

5、学位论文第V页摘要本文通过室内模型试验和数值模拟等手段，研究了空间交叉盾构隧道在列车振动荷载作用下的动力响应及其传递特性，并分析了接头对结构动力响应的影响；建立考虑氯盐侵蚀作用的盾构隧道承载能力分析体系及评估体系，分析了不同氯盐侵蚀程度下空间交叉盾构隧道的动力响应、内力和承载能力变化，并对隧道结构进行安全评估。主要获得了以下研究成果：1、在列车振动荷载作用下，上下隧道各监测点的频率谱和能量谱变化规律基本相同，且在相同频率达到幅值。上隧道底部各监测点在0-100Hz频域内的动力响应传递率函数较为平缓，下隧道各点的传递率函数则呈震荡下降趋势。传递率函数与所施加的振动荷载的大小和频

6、率无关。2、空间交叉盾构隧道的接头对结构动力响应有明显影响。接头减小了上隧道的加速度，增强了下隧道的加速度。纵向接头加强了动态应力在上隧道拱底和下隧道拱顶的集中，同时减小了动态应力在隧道其他区域的分布，但对动态应变的影响不显著。环向接头较大程度减小了上隧道的动态应变，但对下隧道应变的影响不大，加强了应力在下隧道拱顶和拱腰的集中，但对上隧道应力影响不大。3、氯盐作用下，随着锈蚀率的增大，上隧道加速度和应变幅值增大，拱顶和拱腰部位的应力减小；下隧道拱腰和拱底的加速度幅值受锈蚀影响不明显，拱顶则呈增大趋势，随着锈蚀率的增大，下隧道应力下降，应变增大。结构的动力系数随着锈蚀率的增大总

7、体呈增大趋势，上隧道拱底处的动力系数明显大于其他部位。4、基于考虑氯盐作用的承载能力极限状态分析方法，氯盐侵蚀作用对管片及接头的承载能力均有显著的降低作用，列车振动荷载增强了上隧道管片部分位置的拉压安全，而锈蚀率越大则列车振动荷载对下隧道管片拉压安全的降低作用越明显，列车振动荷载对管片抗剪安全影响不明显。关键词：空间交叉盾构隧道；动力响应；接头；氯盐；承载能力极限状态西南交通大学硕士研究生学位论文第VI页AbstractBasedonindoormodeltestandnumericalsimulati