列车振动荷载作用下交叠隧道衬砌结构响应特性分析

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1、第37卷，第1期公路工程Vo1．37，No．12012年2月HighwayEngineeringFeb．，2012列车振动荷载作用下交叠隧道衬砌结构响应特性分析黎杰，李欢，霍飞(中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)【摘要]以某交叠隧道为背景，通过有限元分析理论与数值计算方法建立三维模型，研究了双向列车通过时其振动对隧道结构的影响。分析表明：拱底中央受列车振动荷载影响最大，结构满足安全性要求；土压静载仍为结构设计的控制因素。[关键词]交叠隧道；振动荷载；数值模拟；动力响应[中图分类号】U455．91[

2、文献标识码]A[文章编号】1674—0610(2012)Ol一0040—03DynamicResponseAnalysisofLiningStructureforOverlapTunnelunderVibrationLoadsofTrainLIJie，LIHuan，HUOFei(Civilengineeringcollege，CentralSouthUniversiy；Changsha，410075，China)[Abstract]Regarding’someoverlaptunnelasbackgroun

3、d，3DmodelwasestablishedbythetheoryofFEMandanumericalmethod．Theeffectsonliningstructureduetothetrainsmovinginoppositedirec—tioninducedvibrationwhichactsontheoverlaptunnelsarestudied．Theanalysisshowsthat，thearchbottomwasafectedmostbythevibrationloadsoftrain，

4、andthestructurecouldmeettherequirementofsafety．Besides，thestaticsoilpressureisthekeyloadforthetunnelstructuredesign．[Keywords]overlaptunnel；vibrationloads；numericalsimulation；dynamicresponse随着我国高速铁路干线的不断完善，与高速铁价高速铁路隧道衬砌结构的动力稳定性和指导隧道路相关的技术问题已逐步展开研究，隧道工程是高结构

5、的设计理论具有一定的指导意义。速铁路工程中不可避免的重要建设项目。在特定地1计算模型段，后建隧道不得不穿越临近先建的隧道及其它地下结构设施，其相互作用问题受到人们的关注。国以某交叠隧道为背景，计算模型尺寸为70×60内外学者关于近距离隧道施工的相互作用已进行了×85m，计算模型的网格划分见图1。其中1#铁路很多研究，但是对于列车振动荷载对既有隧道结构隧道下穿既有2公路隧道，V级围岩。2隧道埋深的变形及受力影响研究还不是很多。因此，研究运约17m，结构净距3．5m，两线路垂直交叠，如图1营期间列车振动荷载对近

6、距离交叠隧道结构的影响，对工程实践有着重要的指导意义。目前，高峰、关宝树等以深圳地铁一期工程区间近距离重叠隧道为背景，确定了地铁运营期间衬砌结构的薄弱部位及其相应的位移和应力。李春峰通过建立地铁列车一轨道系统动力分析模型，得出近距离隧道位移、加速度和结构内力曲线。本文建议通过FLAC3D建立垂直交叠隧道的三维模型，在双图1交叠隧道模型图向列车动载下研究其动力响应特性，研究成果对评Figure1Overlappingtunnelmodel[收稿日期]2011—05—3O【基金项目】国家自然科学基金资助项目(5

7、0808176)[作者简介]黎杰(1990-)，男，广西贵港人，主要研究方向为隧道与地下工程。第1期黎杰，等：列车振动荷载作用下交叠隧道衬砌结构响应特性分析41所示。静力计算时，模型四周与底部均采用固定约表2英国轨道几何不平顺管理值束；动力计算时，模型四周施加自由场地边界，底部Table2Britishmanagementvaluesoftrackgeometryirregularity施加静态边界条件，材料参数见表1。‘表1材料参数Table1Propertiesofsoillayers假设列车加载路线为

8、：从下行隧道两端出发，穿过隧道到达另一端。本文重点分析列车振动荷载作用下，列车运行所在隧道的变形和应力变化。选取模型中间断面为典型断面，测点布置见图2。2502O0l50Z100：，50O-50时间／s图2断面测点布置图3列车振动荷载时程Figure2Cross—sectionmeasuringpointlayoutFigure3Subwayloadingschedule2计算原理在三维数值模拟计算中的移动列车荷