盾构下穿对既有地铁轮轨系统动力响应影响研究

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1、ｍ中间分炎呼：Ｕ２１１．３学校代嘶１０８５６？Ｍ弓：１００１１３１２８硕：ｔ学位论文Ｍ，ａｓｔｅｒｓＴｈｅｓｉｓ盾构下穿对既有地铁轮轨系统ｉｔＸ＾ｌｉ动力响应影巧研究车辆工程＊专业作巧姓名－’巧诗教师完成口期２０１５年１２月中国分类号：Ｕ２１１３学校代码：１０８５６学号：Ｍｉｏｏｉｉｓｎｓ？上海工程技术大学硕±学位论文盾构下穿对既有地铁轮轨系统动力响应影响研究作者姓名：王春梅指导教师：何越磊专业：车辆工

2、程学院：城市新道交通学院申请学位：工学硕：ｔ完成时间；２０巧年１２月评阅人：刮糸贼私捂．恭違辞招德答辩委员会主席：品知成员：分掀．１私丢叔盛辱上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明，，：所迸交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行硏究工作所取巧的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论支不包含任何其他个人或集体已丝发表或撰写过的作品成果。对本文的研充做出重要贡献的个人和集佈，均已在文中１义巧确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承巧。学位论文作者签名：

3、／＞｜）日期：含年节；＞月日上海工程技术大学学位论文版权使用援权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使巧挙位论文的规定，同意学校保留授并权向上国家有关部ｎ或机构送交论文的复巧件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人海工程技术大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编论入文有关数据库进行检索，可ＬＵ采用影印、缩保印密或□扫描等复制手段保巧和汇编本学位。，在＾年解密后适用本授权书。本学位论文屬于不保密ｓ／＇’＇（谓在Ｗ上方框内打Ｎ）学位论文作吝签年名；指导教师签名日期：）１＞月／３日

4、日期：少连年＾月位日市咬UniversityCode：10856StudentID:M100113128STUDYONTHETRACKDEFORMATIONANDDYNAMICRESPONSEUNDERTHECONDITIONSOFSHIELDTUNNELUNDERCROSSINGTHEEXISTINGTUNNELCandidate:ChunmeiWANGSupervisor:YueleiHEMajor:VehicleEngineeringCollegeofUrbanRailwayTransportationShanghai

5、UniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaJanuary,2015盾构下穿对既有地铁轮轨系统动力响应影响研究摘要随着城市轨道交通与地下工程的快速发展，许多大城市的地铁线路逐渐网格化，地铁隧道之间的交叉已不可避免。新建隧道在下穿既有隧道时将引起既有隧道结构和轨道发生变形，进而可能对地铁列车运行安全性和平稳性等产生不利影响。因此，如何预测盾构下穿施工影响下既有线的变形值并评价下穿扰动下既有线的安全性状，给出相应的指标，将穿越工程对地铁结构以及列车运行的影响降低到可接受范围内，就显

6、得尤为重要。本文在现有研究的基础上，主要开展了以下几方面的工作：（1）新建盾构隧道下穿施工引起既有隧道发生变形的解析解推导针对新建隧道正交下穿既有隧道工况，建立盾构下穿引起既有隧道竖向位移的理论计算模型。采用两阶段法计算盾构下穿施工对既有隧道受力和变形的影响，第一阶段计算盾构掘进引起的土体位移：通过汇源法求解盾尾土体损失引起的土体位移，基于Mindlin解采用数值积分方法得到盾构施工的正面推进力、侧壁摩擦力和注浆压力引起的土体位移；第二阶段分析土体位移对既有隧道的影响：将第一阶段计算的土体位移换算为荷载，基于Pasternak地

7、基模型建立新建隧道的平衡微分方程，最终求解得到既有隧道由于下穿隧道盾构施工而产生的竖向位移解析解。该解析解可计算既有隧道因盾构下穿施工而产生的位移和内力。（2）隧道变形对轨道结构几何形位的影响基于经典的弹性地基梁理论，建立了钢轨-整体道床的双层叠合梁模型，得到了双层叠合梁的平衡微分方程并求得其通解，在此基础上推导了考虑盾构下穿施工影响的叠合梁模型的通解，并针对不同工况（有无下穿施工影响）下的叠合梁结构变形及内力进行了力学分析。为了建立一种更加简化的轨道变形计算方法，考虑轨道结构各层之间的连结关系，扣件系统简化为线性弹簧，整体道床

8、与隧道底板之间的连结采用纯受压弹簧模拟，将钢轨与整体道床视为自由梁，基于经典力学理论推导了隧道沉降与钢轨变形间映射关系的解析表达式。简化后的映射关系能更加快速地确定盾构下穿施工引起的轨道几I何形位的变化。（3）盾构下穿施工对轮轨动力响应的影响为了分析盾构下穿施工