列车振动荷载下地铁空间交叉盾构隧道动力响应特性研究.doc

列车振动荷载下地铁空间交叉盾构隧道动力响应特性研究本文通过室内模型试验和数值模拟等手段,研究了空间交叉盾构隧道在列车振动荷载作用下的动力响应及其传递特性,并分析了接头对结构动力响应的影响;建立考虑氯盐侵蚀作用的盾构隧道承载能力分析体系及评估体系,分析了不同氯盐侵蚀程度下空间交叉盾构隧道的动力响应、内力和承载能力变化,并对隧道结构进行安全评估。主要获得了以下研究成果:1、在列车振动荷载作用下,上下隧道各监测点的频率谱和能量谱变化规律基本相同,且在相同频率达到幅值。上隧道底部各监测点在0-100Hz频域内的动力响应传递率函数较为平缓,下隧道各点的传递率函数则呈震荡下降趋势。传递率函数与所施加的振动荷载的大小和频率无关。2、空间交叉盾构隧道的接头对结构动力响应有明显影响。接头减小了上隧道的加速度,增强了下隧道的加速度。纵向接头加强了动态应力在上隧道拱底和下隧道拱顶的集中,同时减小了动态应力在隧道其他区域的分布,但对动态应变的影响不显著。环向接头较大程度减小了上隧道的动态应变,但对下隧道应变的影响不大,加强了应力在下隧道拱顶和拱腰的集中,但对上隧道应力影响不大。3、氯盐作用下,随着锈蚀率的增大,上隧道加速度和应变幅值增大,拱顶和拱腰部位的应力减小;下隧道拱腰和拱底的加速度幅值受锈蚀影响不明显,拱顶则呈增大趋势,随着锈蚀率的增大,下隧道应力下降,应变增大。结构的动力系数随着锈蚀率的增大总体呈增大趋势,上隧道拱底处的动力系数明显大于其他部位。4、基于考虑氯盐作用的承载能力极限状态分析方法,氯盐侵蚀作用对管片及接头的承载能力均有显著的降低作用,列车振动荷载增强了上隧道管片部分位置的拉压安全,而锈蚀率越大则列车振动荷载对下隧道管片拉压安全的降低作用越明显,列车振动荷载对管片抗剪安全影响不明显。