地鐵車輛-隧道動力非線性耦合系統(tǒng)數值模擬方法與應用.pdf

1、隨著中國城市地鐵軌道交通的發(fā)展邁進快速膨脹階段，不同種類的隧道成為地鐵軌道交通建設和發(fā)展的非常重要的組成部分，因此有必要對車輛高速交會及多工況運行對隧道襯砌的影響展開深入的研究。數值模擬是一種高效的研究方法，它能夠將很多以往受某些因素的制約而不能高效地實施理論研究以及試驗驗證的繁雜理論以及實際工程難題，經過某些計算機軟件的數值模擬獲得相對圓滿的答案。本文將地鐵車輛-隧道動力非線性耦合系統(tǒng)進行三維非線性整體建模，對該系統(tǒng)開展了深入的數值仿

2、真研究。
　　以南京地鐵十號線過江隧道工程三維仿真模擬為工程應用背景，針對地鐵車輛和隧道提出了動力非線性耦合的三維數值建模方法，并根據設計方提供的設計圖紙和勘探資料建立了地鐵車輛-隧道動力非線性耦合系統(tǒng)的全三維數值仿真模型，地鐵車輛為剛-柔耦合多體動力學有限元模型，土體為彈塑性分層模型，并用粘彈性人工邊界模擬無限域。模型考慮了系統(tǒng)各個部分如襯砌與土體之間、車輛與軌道之間不同類型的耦合作用，整體模型逼近真實情況。
　　在建立的

3、地鐵車輛-隧道動力非線性耦合系統(tǒng)數值模型的基礎上，對該系統(tǒng)開展了深入的數值仿真研究。開展了隧道-土體系統(tǒng)的初始工況仿真，在隧道襯砌、道床、隔板、平臺、煙道板、牛腿等內部結構完工以后，該耦合系統(tǒng)在土體內部壓力、自身重力以及外水壓力三者一致作用下的起始形變以及應力狀況對大型隧道工程的結構動力響應分析至關重要，為符合實際情況并得到正確的結果，需要考慮土體和隧道結構等系統(tǒng)重要組成部分在非運營狀態(tài)下的初始靜應力場，系統(tǒng)的初始靜應力場是后續(xù)系統(tǒng)動力

4、學性能模擬分析的基礎；開展了單洞雙線隧道中地鐵車輛交會仿真，以系統(tǒng)初始靜應力場為初始條件，仿真模擬了實際運營中地鐵車輛在隧道中交會的全過程，并與單車運行工況進行了對比，得到地鐵車輛交會的全過程對隧道襯砌的動態(tài)影響規(guī)律；開展了地鐵車輛多工況運行仿真，將實際運營中地鐵車輛存在的牽引、惰行、制動等3種工況簡化為地鐵車輛在隧道中的勻加速、勻速和勻減速運動，在考慮系統(tǒng)初始應力的基礎上，得到隧道襯砌在地鐵車輛多工況運行時的動態(tài)響應規(guī)律。模擬過程符合