地铁列车荷载计算方法对盾构隧道动力响应的影响

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1、第49卷第7期上海交通大学学报Vo1．49NO．72015年7月JOuRNAIOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYJu1．2015文章编号：1006—2467(2015)07—1030—05DOI：10．16183／j．cnki．jsjtu．2015．07．019地铁列车荷载计算方法对盾构隧道动力响应的影响李磊，张孟喜，吴惠明(1．上海大学土木工程系，上海200072；2．上海隧道工程有限公司，上海200032)摘要：采用地铁列车移动轮载、激振力函数法和数定分析法计算得到上海地铁列车荷载时程，考虑管片一土

2、体及管片间的接触特性和纵向螺栓的连接作用，建立道床一管片一土体系统的三维动力有限元模型，分析比较了3种计算方法所得隧道结构动力响应的差异．研究表明：3种方法所得道床和土体单元动应力以及道床点位移时程曲线基本一致；基于实测数据的数定分析法适用于地铁列车荷载引起的环境振动评价，移动轮载和激振力函数法均会导致加速度频谱分布产生误差．关键词：地铁列车荷载；盾构隧道；三维有限元法；动力响应；加速度频谱中图分类号：U451文献标志码：AInfluenceofMetroTrainLoadingCalculationMethodsonDyn

3、amicResponsesofShieldTunnelLILei。ZHANGMeng—xi。WUHui—rning(1．DepartmentofCivilEngineering，ShanghaiUniversity，Shanghai200072，China；2．ShanghaiTunnelEngineeringLtd．，Shanghai200032，China)Abstract：Movingaxleloads，excitationforcefunctionanddeterministicformulasforvibratio

4、naccelerationoftrackwereemployedtocalculatethemetrotrainloadtime—historyinShanghai．Consideringtheinterfacecharacteristicsbetweenthesegmentsandthesurroundingsoilsaswellasothersegmentsandtheeffectoflongitudinaljointbolts，athree—dimensionaldynamicfiniteelementmodeloft

5、rackbed—segment—soilsystemwasconstructedtocomparethedynamicresponsesonshieldtunnelstructures．Theresultsshowthatdy—namicstressestime—historycurvesoftrackbedandsoilelementsarebasicallythesameforthethreemeth—ods．Duetothedifferencesofaccelerationfrequencyspectrumcaused

6、bymovingaxleloadsandexcitationforcefunctionmethods，theevaluationofmetro—inducedenvironmenta1vibrationsshouldbebasedonthemeasureddataofmetrotrainloading．Keywords：metrotrainloading；shieldtunnel；3Dfiniteelementmethod(3D—FEM)；dynamicresponse；accelerationfrequencyspectr

7、um盾构隧道地铁列车轮轨作用力主要包括列车自振动荷载．Lombaert等发现，高铁列车移动轴载重作用的移动轮载和轨道随机不平顺等因素引起的是引起钢轨响应的主因，而轨道随机不平顺引起的收稿日期：2014—09—30基金项目：国家自然科学基金项目(41172238)作者简介：李磊(1986)，男，湖北省荆门市人，博士生，主要研究方向为隧道及地下结构．E—mail：smilelilei@126．corn．张孟喜(联系人)，男，教授，博士生导师，电话(Te1．)：021-56331971；E—mail：mxzhang．@shu．ed

8、u．cn．第7期李磊，等：地铁列车荷载计算方法对盾构隧道动力响应的影响动态激振主要影响着自由场地的振动响应．制条件下不平顺振动波长的圆频率．关于地铁列车荷载的计算方法，刘维宁等口建取列车典型的不平顺振动波长和相应的矢高立了列车一轨道耦合动力学模型，求解得到车轨系统值，即得激振力函数法对应的