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高速铁路隧道列车振动响应影响因素分析 第8卷第4期 2011年8月 铁道科学与工程 JOURNALOFRAILWAYSCIENCEANDENGINEERING Vo1.8 Aug NO.4 2011 高速铁路隧道列车振动响应影响因素分析 丁祖德,彭立敏,雷明锋.施成华 (1.中南大学土木工程学院,湖南长沙410075;2.高速铁路建造技术国家工程实验室,湖南长沙410075) 摘要:运用有限差分法,建立了隧道一围岩相互作用的动力计算模型,分析围岩务件,列车运行速度,隧道底部结构设计 参数以及基底状况对列车振动荷载作用下隧道结构动力响应的影响.结果表明:隧道衬砌结构动力响应随着围岩级别的 提高,行车速度的增加和基底软弱层厚度的增加而增大,随着仰拱厚度,填充层厚度和仰拱矢跨比的减小而增大.隧道底 部结构厚度和仰拱矢跨比的增大,能起到一定的减振作用,结构受力状态有所改善,但从控制变形角度考虑,依靠增加底部 结构厚度来减小变形量,效果非常有限. 关键词:高速铁路;隧道;动力响应;数值分析 中图分类号:U451.3文献标志码:A文章编号:1672—7029(2011)04—0001—06 Analysisofinfluencefactorsondynamicresponseofhigh——speedrailway tunneIundervibrationIoad DINGZu—de,PENGLi—min,LEIMing—feng,SHICheng.hua. (1.SchoolofCivilEngineering,CentralSouthUniversity,Changsha410075,China; 2.NationalEngineeringLaboratoryofHighSpeedRailwayConstruction,Changsha410075,China) Abstract:Thedynamiccalculationmodelaboutinteractionbetweentunnelstructureandsurroundingrockwas builtbyfinitedifferencemethod.Theinfluenceofsomefactorsonthedynamicresponseoftunnelstructurewith trainvibrationwasanalyzed,suchassurroundingrockconditions,trainvelocity,thedesignparametersoftunnel basestructure,thesituationoffoundationbaseandSOon.Theresultsshowthatthestructuredynamicresponses inereasewiththeimprovementofthelevelofsurroundingrock:theincreaseoftrainvelocityandthicknessof weaklayer;thedecreaseofthicknessofinvertarch,fillinglayer,andrise—spanratioofinvertarch.Thein— creaseofthicknessofbasestructureandrise—spanratioofinvertarchcanreducevibrationandimprovethe stressstate.buttheeffectiSverylimitedonreducingthedeformationofthetunnelstructure. Keywords:high—speedrailway;tunnel;dynamicresponse;numericalanalysis 随着我国高速铁路建设的快速发展,涌现出越 来越多的高速铁路隧道,列车振动荷载对隧道结构 的影响已成为隧道工程界的热点问题¨.许多 学者采用解析法J,数值分析以及试验llo] 等手段开展了一系列研究工作,但目前的研究主要 针对既有隧道结构条件下的振动分析,缺乏隧道结 构动力响应影响因素的系统研究.本文结合我国 现有高速铁路隧道设计的实际情况,分析地质环 境,设计参数和施工状态等条件对高速铁路隧道结 构列车振动响应的影响. 1隧道振动响应计算原理 1.1计算原理 车一隧系统实质上是个包含时变,耦合,非线 性的复杂体系,车一隧体系振动方程的建立可借鉴 车一路振动方程的建立方法,将车辆和隧道结构视 收稿日期:2011一O6—15 基金项目:国家自然科学基金资助项目51108461);铁道部科技研究开发计划项目(2006GO07一B) 作者简介:丁祖德