文档介绍：同济大学交通运输工程学院
硕士学位论文
高架磁浮与地铁振动荷载作用下地铁隧道结构的动力响应
姓名:柯琳
申请学位级别:硕士
专业:道路与铁道工程
指导教师:王炳龙
20081201
摘要车和地铁列车荷载作用下的动力响应进行了研究。对比二维和三维动力有限元的结果,二维结果明显偏大,但结构和土体的本文以上海轨道交通号线世博段区间隧道处嗬胂麓┕划的沪杭磁浮高架桥为研究背景,利用动力有限元方法,对隧道结构在磁浮列首先从引起车辆振动的轨道不平顺入手,用一个反映不平顺、附加动荷载和轨面波形磨耗效应的激励力来模拟列车竖向动荷载。利用弹性支承点模型,从梁的强迫振动微分方程中得到轨道在移动激振力作用下的响应,并用两个系数:蚹:反映列车荷载的叠加作用和钢轨的分散荷载作用。得到了实用于三维有限元中地铁列车荷载模拟的函数表达式。在磁浮的控制力的基础上,利用弹性地基上的无限长梁模型推导得出磁浮轨道梁的动力响应公式。但因解的离散性,不适用于三维有限元的模拟加载,因而假设悬浮气隙为固定值,得到实用于磁浮列车荷载模拟的悬浮力函数表达。研究结果表明,磁浮荷载引起的隧道结构振动、轨道动位移较小。磁浮和地铁列车共同作用所引起隧道结构的动变形和动应力增幅较大,但是其绝对量值仍然很小,不影响列车运营的安全性。地铁荷载是引起隧道振动的主要原因。动力响应规律基本一致。关键词:地铁隧道磁浮高架桥列车振动荷载三维动力有限元
./.瑃,瓵.,..,,.狣
!ぁ.,.猻,琓
市可赫砷月上日学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存学位论文的印刷本和电子版,并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文;学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务;学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版;在不以赢利为目的的前提下,学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名:
打址认乒吖年/月岁同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名:日,
第滦髀研究背景国内外的研究现状与发展高速磁浮交通系统是最高陆地运行速度的全新交通系统,中国已将其纳入线路高架桥为研究背景,研究了地铁与磁浮交通运营过程中的动力共同作用,我国地面高速交通系统,年上海市花费近百亿人民币建成了第一条商用磁浮运营线,目前已在规划龙阳路站~虹桥机场段磁悬浮线路。同时,上海在轨道交通建设方面也取得了快速的发展,目前已经投入运营⒔年建成近墓斓澜煌ㄍ纭K孀派虾9斓澜煌ㄔ耸湎低车姆⒄梗ɑ嵩来越多地遇到地铁或轻轨与磁浮交通运营的相互影响问题。磁浮线路和地铁隧道近距离时,运营荷载间的相互振动将直接影响隧道结构受力状态,增大隧道结构的受力,严重时可能造成其破坏甚至影响列车的正常运营,因此有必要研究在磁浮和地铁荷载同时作用下的地铁隧道结构的动力响应规律。目前对于交通结构的相互振动影响研究主要集中于列车运营时产生的振动对于周围环境的影响,近距离隧道施工期和运营期的相互影响,尚无两种不同交通结构形式的动力相互影响研究。本硕士论文以上海轨道交通畔呤啦┒喂こ探嗬胂麓┯诠婊械拇鸥着重分析了磁浮、地铁运营期间,列车振动荷载对既有隧道结构和磁浮桩基的影响。动荷载在随时间变化过程中有两种效应:一是速率效应,即荷载在很短的时间内以很高的速度施加于土体所引起的效应;二是循环效应,即荷载的增减,多次往复循环地施加于土体所引起的效应。对于列车振动荷载,主要表现出循环效应的影响。
。扩散角计算路基中的荷载,这是一种静态设计思路。罗雁云根据随机振动基本理论,引入轨道不平顺谱,建立起轮轨相互作用潘昌实、谢正光¨T诒本┑靥缥拿乓磺懊徘渌淼篮湍鹃氐匾痪┕萸砺鄯矫列车速度比较低时,一般按照换算土柱法考虑列车荷载,即铁路“中一活载”黄娟,彭立敏等¨“,雷晓燕¨。螶车荷载可以用一系列准静态值模拟,并考虑冲击力的影响。李军世<偕枇谐滴尴蕹ぃ谐得孔槁衷厥游V芷谛砸贫稍兀肍级数形式来表示,并将车辆竖向振动引起的附加动载简化为一个包含振动幅值与频率的指数函数,利用波动的可叠加性,将列车车辆的全部轮载都加以考虑。此方法适用于波传导单元。潘昌实¨翰ā采用简单的,能够反映列车荷载振动周期特点的,类似激振形式的函数来模拟列车荷载,即式中,为列车振动荷载: