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移动简谐荷载作用下饱和土体中圆形隧道和轨道结构的动力分析
  • ISSN号:1000-4548
  • 期刊名称:《岩土工程学报》
  • 时间:0
  • 分类:TU435[建筑科学—岩土工程;建筑科学—土工工程]
  • 作者机构:[1]浙江大学滨海和城市岩土工程研究中心,浙江杭州310058, [2]浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室,浙江杭州310058
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(11372274,51208460,51478424)
中文摘要:

采用解析法研究了移动简谐荷载作用下饱和土全空间中圆形衬砌隧道和轨道结构的动力响应,用无限长圆柱壳模拟衬砌,用Biot饱和多孔介质理论模拟土体,用Euler梁理论模拟钢轨、浮置板并组成周期性的两层叠合梁单元,结合轨道与衬砌仰拱处的力和位移连续条件,实现轨道结构与衬砌及周围饱和土体的耦合。通过算例分析了荷载移动速度、自振频率对轨道结构位移、饱和土体位移及孔压的影响,对比了连续浮置板轨道和离散浮置板轨道的动力特性。结果表明:离散浮置板轨道情形下,轨道结构和饱和土体响应频谱中存在由荷载周期通过不连续浮置板而引发的参数激励;荷载自振频率接近轨道结构固有频率时产生共振,对轨道结构和饱和土位移、孔压响应均有较大影响;离散浮置板轨道和连续浮置板轨道动力特性有显著差异,当荷载频率接近有限长浮置板形成驻波的频率时,二者对应的自由场响应区别明显;增大衬砌厚度可以显著减小饱和土位移响应。

英文摘要:

Dynamic responses of the rail structure and underground railway tunnel in the saturated soil under moving harmonic load are investigated by using the analytical method. The tunnel is simulated as a thin cylindrical shell with infinite length, and the soil is modeled as a saturated poroelastic medium using the Biot's theory. The infinite track with periodic double beam units is formulated as a periodic structure. The tracks and soil medium are coupled by the force and displacement compatibility conditions at the tunnel invert. The effects of load velocity and external frequency on track responses and displacements and pore pressure of saturated soil are investigated. The dynamic characteristics of floating slab tracks with discontinuous and continuous slabs are analyzed. It is found that there exists a parametric excitation in the spectra of track and soil responses due to the moving load periodically passing through the discontinuous slabs. Resonance phenomenon occurs when the external frequency of load is equal to the natural frequency of the tracks. The dynamic characteristics of floating slab tracks with discontinuous and continuous slabs have significant difference. The displacements and pore pressures of saturated soil will be amplified at the natural frequency arising from the standing waves propagating in the discontinuous slabs. The displacements of the saturated soil can be effectively reduced by increasing the tunnel thickness.

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期刊信息
  • 《岩土工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科协
  • 主办单位:中国水利学会 中国土木工程学会 中国力学学会 中国建筑学会 中国水力发电工程学会 中国振动工程学会
  • 主编:蔡正银
  • 地址:南京虎踞关34号
  • 邮编:210024
  • 邮箱:ge@nhri.cn
  • 电话:025-85829553 85829534
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-4548
  • 国内统一刊号:ISSN:32-1124/TU
  • 邮发代号:28-62
  • 获奖情况:
  • 中国科协二等奖,江苏省首届优秀期刊奖,连续三次被评为核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54826