高速鐵路交叉隧道動力特性

• 第一章緒論

• 第二章交叉隧道結(jié)構(gòu)動力分析理論與計(jì)算條件

• 第三章高速列車荷載作用下隧道襯砌結(jié)構(gòu)動力損傷特性及抗振分析

• 第四章地震荷載作用下交叉隧道動力響應(yīng)及安全評價(jià)

• 第五章爆破荷載作用下立體交叉隧道動力響應(yīng)及控制爆破

• 第六章多元荷載耦合作用下立體交叉隧道動力響應(yīng)及安全性分析

• 參考文獻(xiàn)

本書針對多種動荷載及其耦合作用下的高速鐵路交叉隧道，研究列車荷載、地震荷裁和爆破荷載作用下交叉隧道的動力響應(yīng)特征和動力損傷分布規(guī)律。本書根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（2015年版）》（GB 50010—2010）中建議的混凝土損傷本構(gòu)關(guān)系建立彈塑性損傷木構(gòu)模型，并在FLAC3D中進(jìn)行二次開發(fā)及模型驗(yàn)證，同時(shí)基于開發(fā)的損傷本構(gòu)模型對列車荷載作用下交叉隧道襯砌結(jié)構(gòu)的動力損傷特性進(jìn)行研究，并對各影響因素的敏感性及多種抗振措施進(jìn)行分析；結(jié)合動力有限差分法和隧道動載理論，研究單一動載及多元動載（包括列車荷載、地震荷載和爆破荷載），耦合作用下立體交叉隧道的動力響應(yīng)特征及安全控制措施，定性分析各個(gè)影響因素對隧道襯砌的影響程度及最易出現(xiàn)危險(xiǎn)的部位，獲取不同工況下交叉隧道的安全范國，并對相應(yīng)安全控制措施進(jìn)行評價(jià)。

本項(xiàng)目針對高速列車振動、列車氣動和地震震動“三動”荷載作用，開展高速鐵路交叉隧道動力特性及結(jié)構(gòu)安全性理論研究，從而揭示交叉隧道動力特性、損傷累積機(jī)理，提出安全性控制方法和措施，為高速鐵路交叉隧道選線設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)及其運(yùn)營維護(hù)加固提供理論和技術(shù)支撐。具體完成工作如下： 研究了不同列車振動荷載、不同圍巖級別條件下交叉盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)；研究了礦山法隧道在圍巖級別、列車通過方式、列車速度、交叉角度和巖柱高度等五種影響因素下隧道襯砌的動力響應(yīng)及其擬合函數(shù)；揭示了列車在隧道內(nèi)行駛時(shí)，特定觀測點(diǎn)對應(yīng)的列車行駛影響區(qū)；通過模型試驗(yàn)研究了鐵路盾構(gòu)隧道列車振動荷載下襯砌結(jié)構(gòu)及圍巖動力響應(yīng)。 研究了高速列車以350km/h的速度通過頂部單開口、頂部雙開口、頂部單間縫、頂部雙間縫和條帶式單開口等5種緩沖結(jié)構(gòu)時(shí)隧道內(nèi)的氣動規(guī)律；分析了高速鐵路隧道交叉結(jié)構(gòu)段列車風(fēng)的時(shí)程變化規(guī)律和空間分布特點(diǎn)，研究了交叉結(jié)構(gòu)段最不利位置處接觸網(wǎng)的風(fēng)致振動特性；分析了三維湍流非定常流場條件下高速鐵路隧道接觸網(wǎng)系統(tǒng)的振動特性。 通過振動臺模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬，探明了平行雙孔高速鐵路隧道及空間不同夾角交叉高速鐵路隧道地震作用下結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)特征，揭示了高速鐵路主隧道與聯(lián)絡(luò)橫通道交叉結(jié)構(gòu)的地震動力響應(yīng)規(guī)律，提出了隧道合理抗震設(shè)防范圍及相應(yīng)的抗減震措施。 提出了一種名義應(yīng)力壽命預(yù)測方法；探明了不同條件下交叉隧道隧底結(jié)構(gòu)疲勞壽命變化規(guī)律；研究了地震荷載作用下交叉隧道結(jié)構(gòu)的損傷特性及分布規(guī)律；采用線性損 傷累積的方法，在地震損傷作為初始損傷的基礎(chǔ)上，分析了不同交叉條件下列車荷載作用對隧道結(jié)構(gòu)疲勞壽命的影響。 項(xiàng)目執(zhí)行期間，獲2015年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎，2014年度中國鐵道學(xué)會科學(xué)技術(shù)一等獎。獲授權(quán)發(fā)明專利4項(xiàng)，實(shí)用新型專利1項(xiàng)。出版專著1部，發(fā)表期刊論文41篇（SCI收錄5篇，EI收錄21篇）。 2100433B

隨著我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，現(xiàn)在和今后一段時(shí)期都將涌現(xiàn)大量的高速鐵路交叉隧道，這些交叉隧道種類多樣、施工方法各異，在遭受高速列車振動、列車氣動以及地震震動等三動荷載作用下呈現(xiàn)復(fù)雜的動力響應(yīng)，容易出現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)的動力損傷累積效應(yīng)并威脅隧道安全。項(xiàng)目以國內(nèi)多座典型的高速鐵路交叉隧道為依托，研究不同工法、不同交叉結(jié)構(gòu)類型、不同結(jié)構(gòu)和圍巖參數(shù)等條件下交叉隧道結(jié)構(gòu)體系在列車振動、列車氣動和地震震動荷載作用下的結(jié)構(gòu)動力特性及其損傷演化規(guī)律，揭示該類隧道在動力荷載下的損傷演化機(jī)理及其動力破壞模式，分別建立交叉隧道結(jié)構(gòu)體系列車振動和列車氣動的影響分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)與分區(qū)方法，提出不同條件下保證交叉隧道耐久性和長期運(yùn)營安全性的具體措施。研究成果可為高速鐵路交叉隧道結(jié)構(gòu)體系的耐久性設(shè)計(jì)、整體安全性評估和累積損傷病害下的維護(hù)與加固提供理論和技術(shù)支撐。

《盾構(gòu)隧道列車撞擊動力學(xué)特性》系統(tǒng)地闡述了鐵路列車撞擊盾構(gòu)隧道的動力響應(yīng)以及盾構(gòu)隧道的損傷破壞特性?！抖軜?gòu)隧道列車撞擊動力學(xué)特性》共分為十章，包括緒論，基于列車-剛性墻模型的列車撞擊荷載，基于列車撞擊荷載的單雙層管片襯砌動力響應(yīng)，基于列車撞擊荷載的單層襯砌開裂力學(xué)行為，基于列車撞擊荷載的雙層襯砌開裂力學(xué)行為，盾構(gòu)隧道接頭螺栓開裂及其對管片襯砌開裂的影響，基于列車撞擊荷載的盾構(gòu)隧道接頭螺栓失效特性，基于車隧耦合系統(tǒng)動態(tài)接觸撞擊的車體與盾構(gòu)隧道損傷特性，車隧耦合系統(tǒng)下列車速度對管片襯砌脆性破壞的影響，基于多尺度理論的列車撞擊盾構(gòu)隧道損傷特性?！抖軜?gòu)隧道列車撞擊動力學(xué)特性》結(jié)構(gòu)條理清晰，闡述深入淺出，重視基本理論，突出關(guān)鍵內(nèi)容，展示新觀點(diǎn)，追求新發(fā)展，便于讀者全面掌握列車撞擊盾構(gòu)隧道的動力學(xué)特性。