城市軌道交通盾構(gòu)下穿既有高速鐵路的相互作用研究.pdf

1、城市軌道交通因其快速、便捷、方便、舒適、占地少、載客量大以及運(yùn)營安全等特點作為支撐城市正常運(yùn)行的大動脈在全國各大城市得到了迅速大規(guī)模的發(fā)展。同時，經(jīng)過高速鐵路建設(shè)和對既有鐵路的高速化改造，我國已擁有全世界最大規(guī)模以及最高運(yùn)營速度的高速鐵路網(wǎng)。兩者的線路在特定的空間位置不可避免地產(chǎn)生交叉。為了減少土地占用和對既有交通的影響，同時為了降低工程成本和對周圍環(huán)境的影響，城市軌道交通下穿既有高鐵線路成為主要形式，但下穿施工會導(dǎo)致既有高鐵線路變形，

2、產(chǎn)生軌道不平順等現(xiàn)象，影響列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和乘客的舒適性，并給列車運(yùn)行安全帶來隱患，同時列車的運(yùn)行會給下穿施工和隧道的運(yùn)營帶來激擾，對兩者相互作用關(guān)系進(jìn)行研究顯得十分必要。
　　本文以某城市軌道盾構(gòu)下穿既有高鐵線路為工程背景，利用ABAQUS有限元軟件對盾構(gòu)開挖施工進(jìn)行了仿真，研究了開挖沉降規(guī)律;并基于車輛-軌道耦合動力學(xué)理論建立了車輛-軌道-路基-下穿隧道耦合精細(xì)化動力學(xué)模型，分析了隧道開挖施工、運(yùn)營與既有高速鐵路線路列車運(yùn)行的

3、相互影響。主要研究成果如下:
　　(1)建立了大尺度、精細(xì)化、接近工程實際的無砟軌道-路基-地基開挖模型和車輛-無砟軌道-路基-下穿隧道耦合動力學(xué)模型
　　基于有限元軟件ABAQUS豐富的巖土材料本構(gòu)模型，建立了無砟軌道-路基-下穿隧道實體模型，利用生死單元技術(shù)模擬土體開挖、管片安裝、盾尾脫空、壁后注漿等盾構(gòu)施工過程;依靠輪軌動力學(xué)原理，通過Explicit模塊罰函數(shù)接觸屬性建立車輛-無砟軌道-路基-下穿隧道耦合動力學(xué)模型。

4、
　　(2)揭示了盾構(gòu)開挖過程中既有高鐵軌道結(jié)構(gòu)的沉降規(guī)律并考慮不同埋深和開挖半徑的影響
　　基于所建立的無砟軌道-路基-地基開挖模型，研究了盾構(gòu)開挖至距高鐵線路不同位置處，既有高鐵軌道的沉降規(guī)律，并對不同隧道埋深、不同開挖直徑的工況進(jìn)行沉降規(guī)律對比分析，結(jié)合現(xiàn)有的高速鐵路設(shè)計規(guī)范對開挖導(dǎo)致的不均勻沉降進(jìn)行評估。
　　(3)分析了盾構(gòu)開挖至不同位置處和不同速度的高鐵列車通過時既有軌道結(jié)構(gòu)和下穿隧道的動力響應(yīng)
　　

5、在所建立的車輛-無砟軌道-路基-下穿隧道模型基礎(chǔ)上，將盾構(gòu)施工導(dǎo)致的不平順賦予給無砟軌道結(jié)構(gòu)，探索開挖至距既有高鐵線路不同位置處列車運(yùn)行時軌道結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)，并對不同速度列車運(yùn)營進(jìn)行對比，研究表明，各車輛系統(tǒng)動力指標(biāo)均在安全范圍之內(nèi)。
　　(4)研究了開挖離縫擴(kuò)展后各結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)規(guī)律
　　在ABAQUS模型中，離縫區(qū)域之外軌道板與砂漿層設(shè)置tie綁定接觸屬性（模擬實際中的“粘結(jié)”作用），在離縫區(qū)域采用鐵路通用的正弦曲線模擬