地铁列车荷载作用下双层隧道的动力响应分析

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地铁列车荷载作用下双层隧道的动力响应分析

作者：陈平李笑

来源：《城市建设理论研究》2012年第33期

摘要：本文以某双层地铁隧道为研究对象通过Ansys有限元计算软件建立了有限元模型，研究在列车荷载作用下双层隧道的动力反应，以及在地铁列车振动荷载作用下隧道结构的应力相比于静力作用下的变化规律以及各种动载作用下的隧道的反应，并得出了相应的结论。

关键词：列车荷载、双层隧道、动力响应分析

中图分类号：TU91文献标识码：A文章编号：

一、前言

21世纪，随着城市化建设的发展，地下空间开发利用的规模也不断扩大，与此同时地铁

规模也在不断扩大，地下铁道将不可避免的出现近距离隧道。本文根据隧道－围岩结构动力相互作用的基本理论，利用ANSYS建立有限元模型，研究近距离双层隧道在列车荷载作用下的动力响应[1]。

二、建立模型

为了模拟既有隧道围岩和结构的初始应力场，本文按平面弹塑性有限元理论进行计算分析。为了把静应力做为施加动力荷载的初始应力，衬砌结构和土体均采用平面四节点单元，土体的本构关系采用弹塑性模型。

1、有限元计算模型的建立及网格划分

本文的计算模型为某城市地铁区间近距离交叠隧道工程的一种典型断面-单洞单隔板双层断面[2]，隧道衬砌厚度为80cm，围岩土体材料的物理力学参数见表2.1。

表2.1

图2.1为隧道的衬砌断面尺寸，图2.2为体系有限元网格，隧道水平左右两侧土体宽度取洞跨3倍，隧道下方土体厚度取洞高3倍，有限元计算范围为宽×高=58m×53m。为了实现初

始应力的写出与读入，所有单元均选取PLANE42单元。围岩土体采用弹塑性DP模型。隧道结构关键位置采用加密网格划分，该模型共划分1298个单元。

图2.1衬砌断面尺寸图2.2体系有限元网格