列車脫軌撞擊荷載下盾構隧道襯砌開裂力學行為研究.pdf

1、目前，高速列車的運行安全已經日益引起人們的高度關注，高速列車可能脫軌撞擊有較大彎道和坡道的盾構隧道并導致隧道結構破壞這一現實威脅已在我國高速鐵路建設背景下逐漸顯現，有鑒于此，對于撞擊荷載下盾構隧道襯砌的安全和穩(wěn)定性評價顯得尤為重要，本文建立了考慮動力邊界條件、管片實體接頭、管片三維接觸、管片襯砌非線性開裂與接頭螺栓非線性開裂的耦合模型，以此研究撞擊荷載下盾構隧道襯砌的開裂力學行為，以及螺栓接頭的動力響應，得到如下主要研究成果:
　

2、　(1)闡述了混凝土裂縫分析中常用的開裂模型，研究對比了各種開裂模型的特點及適用范圍;選用基于擴展有限元法的開裂模型研究動態(tài)裂紋的擴展，并闡述了擴展有限法的基本理論，給出了擴展有限元法的單元數值積分方案，介紹了擴展有限元法在ABAQUS中的運用，分析了裂縫初始判定準則和擴展準則。
　　(2)通過建立三維列車模型，獲得列車撞擊荷載特征曲線，提出了通過高斯多峰擬合的經驗公式;建立單層管片襯砌的開裂模型，捕捉動態(tài)裂紋的擴展路徑，研究了管

3、片裂縫的產生區(qū)域、擴展時間以及擴展長度，分析了裂縫開度時程分布特點，揭示了管片接頭、撞擊位置與裂縫開展的關系;對比分析環(huán)向彎螺栓和縱向直螺栓的應力、變形、速度、加速度等動力響應特性。
　　(3)通過建立雙層襯砌盾構隧道模型，研究二次襯砌在撞擊荷載下的開裂演化以及開度時程曲線，對比分析單、雙層兩種形式下的盾構隧道管片襯砌的開裂力學行為以及接頭螺栓的動力響應，揭示了撞擊荷載下二次襯砌對管片襯砌的保護作用以及在限制管片襯砌開裂所起作用。