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| 项目名称 |
高速铁路长江沉管隧道在动力荷载作用下的安全性研究 |
| 行业分类 |
生物医药 |
| 项目简介 |
| 本课题应用有限元理论，采用弹性地基梁和影响线方法以及粘－弹性人工边界和多质量弹簧模型研究沉管隧道在列车和地震荷载作用下的响应，主要内容如下： 1、通过对车辆－轨道耦合体系的动力学分析，模拟了列车振动荷载。另一方面根据《京泸高速铁路线桥隧站设计暂行规定》中对于桥涵所规定ZK标准活载，得到了相应的作用在轨道面上的线荷载和作用在隧道底板顶面上的分布面荷载。 2、采用二维有限元动力分析程序检算了沉管段隧道三个典型横断面在列车竖向振动荷载作用下所产生的内力。还采用二维有限元静力分析程序检算了沉管段隧道三个典型横断面在土压力和静水压力作用下所产生的内力。 3、采用弹性地基梁法和影响线的计算方法沉管段隧道在列车荷载作用下的纵向受力状态进行了分析，分别考虑了管节长度、管段接头联结形式、地基弹性抗力系数变化对计算结果的影响。确定了接头处的内力和位移。 4、采用三维有限元静力分析程序进行了接头力学行为的拟静力分析，假定列车双向行驶并同时处在接头的一侧，计算了接头的剪力、相对沉陷、剪切刚度和相对转角。 5、根据隧道场地基岩的分别代表小震和大震的地震加速度时程，采用田村重四朗多质量弹簧模型和相应的数值化处理对沉管段进行了总体地震反应分析，考虑了接头为刚性联结、铰结或半刚性半柔性联结、纵向激振和横向激振、地基弹性抗力系数等因素的影响。计算了各种工况下的相应的纵向轴力、最大纵向位移、接头相对纵向位移和支座反力，以及横向弯矩、接头水平剪力、接头相对横向位移、隧道最大横向位移和剪力等数据。 6、采用二维有限元动力分析程序对一个控制横断面进行了地震反应分析，计算了由静荷载和地震荷载作用下断面的内力。并与弹簧质量模型的计算结果进行了比较。 7、采用粘－弹性人工边界以模拟地基的无限性，用有限元法对沉管隧道进行了三维地震时程反应分析。对粘－弹性边界和固定边界计算结果进行了比较，研究表明边界条件在地下结构动力分析中不能忽略，进一步精确的确定了沉管隧道接头处的应力和位移状态。 计算结果为接头纵向联结波形钢板、接头止水带、接头水平和竖向剪切键以及管身段衬砌的设计提供了依据。 本课题的研究成果，可为沉管隧道设计、施工及其相应的标准提供参考和依据，具有广阔应用前景。 |
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