高速列车撞击下盾构隧道动力响应及接头螺栓失效研究

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1、■硕士学位论文－ＭＡＳＴＥＲＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ＾＾＿：撞击下盾构隧道动力卩向应丨论立ｇ颗目：高速列车国内图书分类号：Ｕ２５密级：公开６２４国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文高谏列车撞击下盾构隧道云力力卩向应及接头！ｔ累栓年级二〇一二级姓名李灿申请学位级别工程硕士专业建筑与土木工程指导老Ｉ而晏启祥教授二零一五年五月ＣｉｆｌａｓｓｉｅｄＩｎｄｅｘ：Ｕ２５Ｕ．Ｄ．Ｃ：６２４ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎＵｎｉｖｅｒ

2、ｓｉｔｇｙＭａｓｔｅｒＤｅｇｒｅｅＴｈｅｓｉｓＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＤｎａｍｉｃＲｅｓｏｎｓｅａｎｄｙｐＢｏｌｔＦａｉｌｕｒｅｏｆＳｈｉｅｌｄＴｕｎｎｅｌｕｎｄｅｒＩｍａｃｔＦｏｒｃｅｐ－ｏｆＨｉｇｈｓｐｅｅｄＴｒａｉｎＧｒａｄｅ：２０１２Ｃａｎｄｉｄａｔｅ：ＬｉＣａｎＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｇｒｅｅＡｐｐｌｉｅｄｆｏｒ：ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｐｅｃｉａｌｉｔｙ：ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＣｉｖｉ

3、ｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＹａｎｉｘｉａｎｐＱｇＭａ２０１５ｙ，西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．保密口，在年解密后适用本授权书；２．不保密使用本授权书。‘＂

4、（请在以上方框内打＾／）学位论文作者签名：言Ｍ指导老师签名曰期：曰期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：１、引入刚度折减系数，对管片衬砲环整体抗弯刚度进行折减，建立考虑钢筋本构关系及效应的经匆质化等效的管片模型，通过分析得到处于不同围岩级别下管片在列车撞击荷载下的动力响应，分析钢筋应力，管片应力、位移以及拉压损伤等动力响应参数随围岩级别的变化规律。２、建立了以弹簧和面面接触对分别模拟螺栓和管片混凝土接缝的接头模型和相应的管片衬砲

5、模型，并考虑螺栓抗弯刚度的非线性特性，接缝抗压不抗拉特性，分析了不同撞击速度下，被撞击区域各接头螺栓的轴力、弯矩、轴向变形及转角的变化规律。３、考虑撞击过程中螺栓的失效效应，研究了不同撞击速度，不同螺栓强度级别以及不同直径下，被撞击区域螺栓的失效时间及失效状态，分析了拉压损伤值以及被撞击区域最大位移的变化状况。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成．果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研宄成果。对本文的研宄做出贡献的个

6、人和集体。，均已在文中作了明确说明本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：曰期：２＾１Ｓ：ＳＡ＾西南交通大学硕士研究生学位论文第Ｉ页摘要随着铁路事业的飞速发展，列车的行驶速度得到了极大的提升，当其发生脱轨撞击事故时，强大的撞击力对随道结构以及乘客的生命安全都会产生极大的威胁。因此必须切实有效的评估列车对结构的影响。，防范结构可能的损毁诱发的灾害本文以狮子洋險道为工程依托，开展了管片衬砌的拉压损伤、撞击变形以及钢筋应力的研究，同时研究了管片衬砌的

7、螺栓变形以及螺栓失效等问题。主要研究工作如下：１、利用有限元软件并釆用无限元边界，通过引入刚度折减系数，来体现接头对衬砌结构整体抗弯性能的影响，基于钢筋有限元模型，在撞击列车速度及角度不变的情况下，研究了三种围岩级别等效管片衬砲的拉压损伤、位移以及应力等的动力响应，得到了高速列车撞击荷载下險道的动力响应和钢筋应力随围岩级别的变化规律。２、采用抗拉、抗弯、抗剪三种弹賛来模拟接头螺栓，轴向考虑其抗拉不抗压的特，，研宄了列车撞击荷载下性同时考虑正负弯矩下抗弯刚度的非线性特点，撞击区域各个螺栓的轴

8、力、弯矩、轴向变形以及转角等动力响应随撞击速度的变化规律。同时分析了被揸击区域钢筋应力的响应特性。３、考虑螺栓失效效应，研究了撞击速度、螺栓强度级别以及螺栓直径对管片结构动力响应的影响。关键词：分离式钢筋模型；非线性接头；塑性损伤；接头螺栓失效；结构动力响应西南交通大学硕士研究生学位论文第ＩＩ页