地震-渗流-列车荷载作用下黄土隧道的断面形式研究
本文关键词: 黄土 隧道 地震 渗流 列车荷载 断面 出处:《兰州理工大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:黄土隧道是我国西部地区基础设施的重要组成部分。西部黄土地区多处于高烈度区,黄土的不良特性给黄土隧道建设和正常工作带来一定难度。因此,开展全面系统的黄土隧道结构动力响应研究具有重大意义。目前,不同断面形式黄土隧道结构的动力响应研究多是针对地震这一单因素开展,考虑多种因素作用下不同断面形式黄土隧道结构的动力响应研究较少。本文以四种断面形式的黄土隧道为研究对象,借助有限元软件ADINA,建立圆形、曲墙形、矩形及直墙拱形黄土隧道结构在三种不同因素作用下的动力响应模型,主要研究工作有:(1)对于地震-渗流作用,模型采用El-Centro地震波,渗流考虑100mm降雨量,分别对四种断面形式黄土隧道进行动力响应分析。结果表明,地震-渗流作用对不同断面形式黄土隧道动力响应影响不同,断面形式对隧道结构加速度、位移及孔隙水压力的影响较小,但应力影响较大,圆形和曲墙形应力分布均匀且数值较小,矩形和直墙拱形出现应力集中且数值较大。(2)对于地震-列车荷载作用,利用车-轨耦合理论,将地震与列车激励荷载在相同时间内共同完成来实现两者的共同作用,分别对四种断面形式黄土隧道结构进行动力响应分析。结果表明,地震-列车荷载作用下,四种断面形式黄土隧道的加速度时程曲线和位移时程曲线变化趋势基本相同,各断面隧道的加速度和位移差别不明显,应力差别较大,圆形断面应力响应最小,矩形最大。(3)对于地震-渗流-列车荷载作用,建立地震-列车荷载共同作用的结构模型,然后与雨水渗流作用的流体模型进行计算,分别对四种断面形式黄土隧道结构进行动力响应分析。结果表明,地震-渗流-列车荷载作用下,四种断面形式黄土隧道的加速度和位移响应与地震-列车荷载作用相近,但与地震-渗流作用差别较大,三种因素作用下应力响应不同,地震-渗流-列车荷载作用下各断面形式的应力响应最大,地震-列车荷载作用下的应力响应次之,地震-渗流作用下应力响应最小。
[Abstract]:The loess tunnel is an important part of the infrastructure in the west of China. The loess region in the western region is mostly in the high intensity area. The bad characteristics of loess bring some difficulties to the construction and normal work of the loess tunnel. It is of great significance to study the dynamic response of loess tunnel structure in a comprehensive and systematic way. At present, the dynamic response of loess tunnel structure with different cross-section forms is mostly carried out in response to the single factor of earthquake. The dynamic response of loess tunnel structure with different cross-section forms is less studied under the action of many factors. This paper takes the loess tunnel with four cross-section forms as the research object and establishes the circle with the help of the finite element software ADINA. The dynamic response models of curved, rectangular and straight wall arched loess tunnel structures under three different factors are studied in this paper. The dynamic response of loess tunnel with four cross sections is analyzed by using El-Centro seismic wave and seepage considering 100mm rainfall. The results show that the dynamic response of loess tunnel is analyzed. The influence of seismic seepage on dynamic response of loess tunnel is different. The influence of cross-section on the acceleration displacement and pore water pressure of tunnel structure is small but the influence of stress is greater. Circular and curved wall stress distribution is uniform and the numerical value is small, rectangular and straight wall arches appear stress concentration and the numerical value is larger. 2) for earthquake-train load, the vehicle-rail coupling theory is used. The earthquake and train excitation loads are completed together in the same time to realize the mutual action of the two, and the dynamic response analysis of the loess tunnel structure with four cross-section forms is carried out respectively. The results show that. Under the action of seismic-train load, the change trend of acceleration time history curve and displacement time history curve of loess tunnel is basically the same, and the difference of acceleration and displacement of each section tunnel is not obvious, and the stress difference is great. The stress response of circular section is the smallest and the rectangle is the largest. Then with the fluid model of Rain Water seepage, the dynamic response of loess tunnel structure with four cross-section forms is analyzed respectively. The results show that under the action of earthquake, seepage and train load, the dynamic response of loess tunnel structure is analyzed. The acceleration and displacement responses of loess tunnel with four cross sections are similar to those of seismic train load, but are different from those of seismic seepage, and the stress response is different under the action of three kinds of factors. The stress response of each section under seismic seepage train load is the largest, followed by earthquake train load, and the stress response under earthquake seepage is the least.
【学位授予单位】:兰州理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U451
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,本文编号:1480230
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