国家自然科学基金(51178035)
- 作品数：15 被引量：65H指数：7
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- 相关机构：北京交通大学中国铁路设计集团有限公司安徽海螺建材设计研究院更多>>
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- 高温高湿环境下高铁隧道洞口段热湿病害分析被引量：8
- 2016年
- 研究目的:南方铁路隧道的洞口段长期处于高温高湿环境,受热湿反复作用,衬砌及围岩发生劣化,进而产生裂纹或裂纹扩张,影响隧道结构的寿命与安全。本文通过理论和模型分析,结合现场测试研究,得到隧道洞口段热湿病害产生机制,为高温高湿环境下洞口段隧道病害整治提供理论依据,目前此研究国内外仍处空白状态。研究结论:(1)基于增量理论及湿度应力场理论建立了湿度和温度影响下岩体的增量型弹塑性体胀本构方程,推导了热湿应力表达式;(2)依据某隧道现场监测数据,计算了围岩温度场、湿度场与热湿应力及季节性变化情况,分析了不同衬砌和岩石导热系数、厚度对热湿应力的影响;(3)研究发现热湿应力纵向影响深度在3 m以上,给出了热湿应力在隧道洞口段分布与发展规律以及累积效应;(4)本研究成果可为高温高湿地区高铁洞口结构设计和病害整治提供依据。
- 陈文化
- 关键词：高温高湿环境
- 隧道衬砌-土层接触面黏-弹性对地铁空间振动传播的影响被引量：2
- 2019年
- 隧道衬砌-土层接触面的动力特性十分复杂,且受诸多因素影响,而地铁振动的传播又具有空间性,其在接触面处必然会发生较大变化,针对这一问题,提出一种黏弹性接触面模型,模拟隧道衬砌与土层的动力相互作用。利用柱面P波的传播规律推导了黏弹性接触面模型的无量纲弹簧系数和阻尼系数的解析表达式,并给出了其低频和高频极限。结果表明:与连续性接触面模型相比,黏弹性接触面模型能够有效地模拟衬砌-土层接触面处波动能量的损失;随着衬砌-土层剪切模量比的增加,土层动力响应幅值逐渐增大;衬砌-土层密度比对土层应力幅值影响较小,基频附近对应的径向位移幅值随着密度比的增加而增大;土层泊松比对无量纲频率ω13时的径向位移幅值影响较小,基频附近对应的径向位移幅值随着土层泊松比的增加逐渐减小。
- 陈文化包汉营
- 关键词：地铁振动衬砌结构
- SV波入射下衬砌尺寸对引水隧道动力响应的影响
- 2012年
- 采用波函数的Fourier-Bessel级数展开方法,得到了SV波入射时,大型引水隧道平面地震响应的解析解,并对建立的场地模型进行数值计算.计算结果表明:SV波入射时,引水隧道衬砌的径向动应力随隧道内径的增大而增大,径向动应力的最大值与隧道内径呈线性关系,SV波入射引起的引水隧道衬砌的切向动应力随隧道内径的增大而增大.当入射角小于临界角时,切向动应力受隧道内径变化的影响很大.此外,引水隧道衬砌的径向动应力随衬砌厚度的增大而增大,切向动应力则随衬砌厚度的增大而减小.
- 马宏伟陈文化
- 关键词：地震波引水隧道动力响应结构尺寸
- 衬砌隧道中移动轴向激励作用下两相多孔介质动力响应被引量：3
- 2018年
- 为了研究衬砌隧道中地铁振动在饱和地层中的传播情况,采用移动轴向激励模拟技术,建立了隧道-衬砌-两相介质的动力分析模型;利用波函数展开法、傅里叶变换法等,推导了频域内衬砌隧道移动轴向激励作用下两相多孔介质动力响应的解析解,并给出了两相多孔介质临界速度的经验公式;通过离散快速傅里叶逆变换得到了时-空域内两相介质的动力响应。结果表明:无衬砌隧道中移动的轴向常激励作用下,两相介质临界速度只与介质的剪切模量和密度有关,且数值接近其剪切波速的1.1倍;对于衬砌隧道,介质的临界速度随着衬砌剪切模量的增大而增大,随着衬砌密度的增大而减小,衬砌对振动向介质中的传播有一定的削弱作用,衬砌剪切模量与介质剪切模量相差越大,削弱越明显;动力响应频率越接近激振频率,其幅值越大,所对应的临界速度越小。
- 包汉营陈文化
- 关键词：地铁振动
- 基于薄层法和移动坐标系法的地铁竖向振动在成层土层中传播被引量：6
- 2018年
- 针对地铁竖向振动在成层地基中的传播,提出了移动荷载作用下层状地基的分析模型。基于该模型,利用狄拉克函数及三重傅里叶变换将时空域内单个移动简谐荷载转换为频率-波数域内的荷载,结合薄层法和移动坐标系法推导了单个移动简谐荷载和移动简谐线荷载作用下三维层状地基动力响应的解析解,并给出了移动简谐线荷载动力响应解析解中参数n的经验取值范围;分析了荷载的移动速度对层状地基动力响应的影响以及弹性模量、泊松比、阻尼比和荷载频率对土体临界速度的影响。结果表明:荷载的移动速度对不同频带的动力响应的影响范围不同;移动速度对低频响应的影响程度大于对高频响应的影响程度;相比于泊松比和阻尼比,弹性模量对土体临界速度的影响最大;频率越接近荷载振动频率的振动响应,其幅值越大,临界速度越小。
- 包汉营陈文化张谦
- 关键词：地铁振动移动荷载薄层法
- 隧道开挖引起邻近单桩水平反应分析被引量：11
- 2016年
- 隧道开挖会降低邻近桩基承载力,如何更为合理评价桩基水平附加响应是需要解决的问题。基于Pasternak双参数地基模型和三折线弹塑性荷载传递模型,采用两阶段分析法,并考虑侧向土体作用及地基土层的非均质特性,提出了更符合实际的单桩水平反应简化分析方法。通过与Winkler地基梁法及边界元法的对比分析,验证了方法的合理性。结合对单桩水平反应的多种影响因素进行参数分析,通过各因素相应的修正系数来对基准工况中单桩最大水平反应进行修正,得到计算工况中单桩的最大水平位移和最大弯矩。分析结果表明,桩基水平位移计算时可忽略侧向土体作用,而弯矩计算时应予以考虑;桩基计算工况的最大水平位移W_(x,max)、最大弯矩M_(max)与平均地层损失比ε_0呈现线性关系,而与隧道半径R、隧道轴线深度H、桩距隧道中心线距离x及桩身柔度系数l均呈现非线性关系。
- 王雨陈文化王锦华
- 关键词：隧道开挖修正系数
- 地铁列车进站引起场地柱面纵向振动被引量：8
- 2017年
- 地铁列车进站时引起的地层反应较为特殊与复杂,波源特性也非常丰富,为描述这种特殊的波动,探讨其振动响应规律,将列车进站制动动力行为视为对地层一种特殊的轴向激励方式,为此,建立了制动过程动力表达式,根据波函数展开法和大圆弧假定法,对进站时引起的柱面纵向振动和振源特性进行分析,在上述动力分析中进一步考虑轨道不平顺影响。通过波动分析得到土层柱面波波场,重点研究列车在进站方向上振动响应的变化规律,并对地铁列车制动初速度、土层模量、泊松比、隧道尺寸和埋深等参数进行系统分析。结果表明:列车进站时,距离隧道10m左右,竖向振动加速度、速度达到峰值,之后迅速衰减。同时还对北京地铁宣武门车站列车进站时特殊动力响应进行现场测试分析,现场测试得到的振动规律与上述理论分析和计算结果较为接近。
- 张谦陈文化
- 关键词：现场测试
- 大型引水隧道在平面地震波入射下动力响应的解析解被引量：8
- 2011年
- 本文以波函数展开法为基础,给出了SV波与P波入射时大型引水隧道平面地震响应的解析解。并根据解析解,利用数值方法对建立的场地模型进行了计算分析,研究了隧道结构-水体体系的地震响应。重点讨论了入射波频率、入射角、衬砌力学性能对衬砌结构动力响应的影响。分析表明,大型引水隧道动力响应受入射波频率和入射角的影响较为明显,而衬砌力学性能则对隧道的动力响应影响不大。
- 马宏伟陈文化
- 关键词：地震波动力响应引水隧道
- 地层成层性对基床系数的影响分析被引量：7
- 2017年
- 地下、建筑及交通工程对基床系数的使用局限于均质弹性半空间中地面一点的反应,没有反映地层成层性、空间性及各向异性对基床系数的影响,计算误差较大,且后续工程处理较为复杂。为考虑地层成层性对基床系数的影响,基于弹性层状理论进行地基梁变形分析,并与Winkler地基模型的解答进行对比,提出考虑土层有限压缩特性及成层特性下的基床系数表达式。结合算例验证本文方法的合理性与适用性,并给出对应于不同土层厚度与软硬分布情形下,基床系数表达式中相关修正系数的设计图表。对于具体工况,先视作均质有限压缩地基,由k∞与土层总厚度H查图表确定kH,再根据土层成层特性及kH确定最终k取值。
- 王雨陈文化
- 关键词：地基工程基床系数传递矩阵WINKLER地基模型
- 移动的隧道轴向激励作用下两相多孔介质动力反应被引量：1
- 2019年
- 为了研究移动的隧道轴向激励作用下饱和土体的动力响应,建立了隧道-饱和土体的动力分析模型;利用波函数展开法、镜像原理等,推导了频域内隧道轴向激励作用下饱和土体动力响应的解析解,并给出了饱和土体临界速度的经验公式;通过快速傅里叶逆变换得到了时-空域内饱和土体的动力响应。结果表明:轴向激励作用下,饱和土体临界速度只与土体的剪切模量和密度有关,且数值接近土体剪切波速的1.1倍;速度小于临界速度时,各响应数值随着剪切模量以及孔隙率的增大而减小,轴向位移随着隧道埋深的增大有小幅度减小,当隧道埋深超过半径的10倍时,轴向位移趋于稳定;速度大于临界速度时,各响应数值随着剪切模量以及孔隙率的增大而增大;角度对径向位移、轴向位移影响很小,对环向位移的影响较大。
- 包汉营陈文化
- 关键词：饱和土体
