列车振动荷载作用下管片接缝对盾构隧道衬砌结构与周围软土地层动力响应影响研究

摘要：

为探究盾构隧道管片接缝对于隧道结构及周围软土地层的动力响应的影响,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,借助2种不同的盾构隧道模型——忽略接缝的均质圆环模型与考虑接缝效应的管片衬砌拼装模型,以频域分析为基础,模拟计算列车振动荷载全频域内隧道衬砌结构及周围软土地层的频率响应函数,分析在不同频率荷载作用下衬砌结构的内力分布规律.研究结果表明:在列车振动荷载作用的频域区间内,隧道结构和软土地层的竖向加速度响应均呈现出随频率升高而增强的趋势,在低频段(0～60 Hz)增长迅速,中高频段(60 Hz以上)则增速放缓;管片接缝的存在使隧道结构的动力响应明显降低,最高幅值可达10 dB,但影响范围主要集中于40～200 Hz的中高频率荷载区段;管片接缝对软土地层的动力响应也具有一定的影响,但影响程度远小于隧道结构本身;管片内力主要集中于施加振动荷载的拱底附近,接缝对管片环所受轴力有较为明显的影响,而对结构所受弯矩影响较小.从模型试验与数值模拟计算结果可以看出,考虑列车振动荷载作用下隧道衬砌结构的动力响应时,应充分注意管片接缝的影响.

关键词：隧道工程、盾构、管片接缝、模型试验、数值模拟、动力响应

所属期刊栏目：36

分类号：U45(隧道工程)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51408494,51678499,51278425Supported by the National Natural Science Foundation of ChinaGrant .51408494,51678499 and 51278425

在线出版日期：2017-09-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1977-1988