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第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 车辆轨道地基模型研究现状 2

1.2.1 车辆荷载模型 3

1.2.2 轨道结构模型 4

1.2.3 地基模型 5

1.3 轨道交通振动及长期沉降研究现状 7

1.3.1 振动影响及测试技术 7

1.3.2 列车荷载下隧道-地基动力响应 8

1.3.3 隧道长期沉降研究 9

1.4 轨道交通地下结构地震响应研究现状 11

1.4.1 地下结构地震响应影响 12

1.4.2 地表结构地震响应影响 13

1.4.3 土-结构地震响应分析方法 14

第2章 轨道交通暗河、暗浜微动探测技术研究 15

2.1 概述 15

2.2 地球物理特征 16

2.2.1 物性参数特征 16

2.2.2 暗浜、暗塘概念模型 16

2.3 暗浜、暗塘探测技术 20

2.3.1 微动探测法 20

2.3.2 地震映像法 22

2.3.3 瞬态瑞雷波法 22

2.3.4 地震散射波法 24

2.3.5 地质雷达法 24

2.3.6 高密度电阻率法 25

2.4 暗浜、暗塘探测结果分析 26

2.4.1 试验区选择 26

2.4.2 试验目的 26

2.4.3 探测结果分析 27

2.4.4 探查及验证 43

2.5 波速及动参数 45

2.6 本章小结 49

第3章 列车荷载作用下土的动力特性试验研究 50

3.1 概述 50

3.2 试验仪器 51

3.2.1 研制思路 51

3.2.2 装置组成 53

3.2.3 装置功能与特点 54

3.2.4 技术参数 54

3.2.5 试验步骤 54

3.3 黏土动力特性试验 55

3.3.1 试验方案 55

3.3.2 排水条件影响 56

3.3.3 围压和动应力影响 61

3.3.4 初始静偏应力影响 64

3.3.5 k0固结下频率影响 65

3.4 淤泥质粉质黏土动力特性试验 69

3.4.1 试验土样及方案 70

3.4.2 动应力和频率的影响 70

3.4.3 温度影响 72

3.4.4 归一化处理 74

3.5 淤泥质黏土动力特性试验 76

3.5.1 试验土样及方案 76

3.5.2 围压影响 77

3.5.3 频率影响 77

3.5.4 含水率影响 78

3.5.5 分级加载影响 79

3.5.6 动应力影响 80

3.5.7 动应力比影响 80

3.6 黏质粉土动力特性试验 81

3.6.1 试验土样及方案 81

3.6.2 动应力影响 82

3.6.3 频率影响 84

3.6.4 排水条件影响 85

3.7 考虑温度影响的饱和软黏土应变模型 86

3.7.1 试验土样及方案 86

3.7.2 温度对累积塑性应变影响 87

3.7.3 考虑温度影响的本构模型 89

3.8 本章小结 93

第4章 列车荷载作用下隧道结构振动测试研究 95

4.1 概述 95

4.2 隧道振动测试方案 95

4.2.1 工程概况 95

4.2.2 测点布置 98

4.2.3 测试项目 99

4.2.4 测试仪器 99

4.2.5 测试方法 99

4.3 测试数据预处理 100

4.4 频谱分析方法 100

4.4.1 小波变换 100

4.4.2 功率谱 101

4.5 振动的评价 102

4.6 振动实测结果与分析 103

4.6.1 振动加速度时程曲线 103

4.6.2 测试数据频谱分析 106

4.6.3 振级计算分析 108

4.7 本章小结 110

第5章 列车荷载作用下轨道-路基动力响应研究 111

5.1 概述 111

5.2 解析法与有限元法对比 112

5.2.1 解析法 112

5.2.2 路基动力响应的有限元分析方法 118

5.2.3 解析解与有限元解对比 120

5.3 轨道-各向同性地基动力响应 124

5.3.1 计算模型 124

5.3.2 控制方程求解 125

5.3.3 轨道-地基动力响应 135

5.3.4 计算结果分析 145

5.4 轨道-横观各向同性地基动力响应 165

5.4.1 计算模型 165

5.4.2 控制方程求解 166

5.4.3 数值计算结果分析 169

5.5 本章小结 178

第6章 列车荷载下轨道-隧道-地基动力响应模拟 179

6.1 概述 179

6.2 有限元计算原理 179

6.2.1 ABAQUS有限元软件简介 179

6.2.2 动力显式积分算法 180

6.3 隧道动力计算模型 182

6.3.1 土的本构模型 182

6.3.2 列车荷载 184

6.3.3 轮轨间相互作用力 184

6.3.4 列车振动荷载模拟 185

6.4 隧道结构计算模型 187

6.4.1 模型参数 187

6.4.2 网格尺寸 189

6.4.3 边界条件 189

6.4.4 计算时间步 189

6.4.5 阻尼的处理 190

6.4.6 有限元模型 190

6.5 隧道结构动力响应结果 190

6.5.1 竖向振动传播特性 190

6.5.2 土体动应力响应 194

6.6 本章小结 199

第7章 列车荷载下隧道长期沉降预测及控制研究 200

7.1 概述 200

7.2 1号线盾构隧道长期沉降测试结果 200

7.2.1 沉降监测结果 200

7.2.2 隧道沉降原因分析 201

7.3 弹塑性动力有限元分析法 204

7.3.1 边界面模型 204

7.3.2 隧道沉降模拟 206

7.4 盾构隧道长期沉降实用计算方法 210

7.4.1 循环累积变形与累积孔压模型 210

7.4.2 循环累积变形与孔压模型参数 213

7.4.3 列车荷载下盾构隧道长期沉降预测 217

7.5 盾构隧道长期沉降PDSS程序计算 220

7.5.1 区间选择 220

7.5.2 计算模型及计算程序 220

7.5.3 计算结果及分析 222

7.6 盾构隧道长期沉降控制措施 225

7.7 本章小结 227

第8章 爆炸作用下轨道交通地下结构响应研究 228

8.1 概述 228

8.2 地下结构动力响应模拟 228

8.2.1 接触面描述 228

8.2.2 接触面特性 229

8.2.3 接触数值算法 231

8.3 地下结构动力响应模型 231

8.3.1 几何模型 231

8.3.2 土的本构模型 232

8.3.3 材料参数 234

8.3.4 爆炸荷载 234

8.3.5 边界条件 235

8.4 地下结构爆炸动力响应结果 235

8.4.1 土中爆炸结果 235

8.4.2 爆炸作用下地下结构响应结果 236

8.5 本章小结 248

第9章 地震作用下轨道交通地下结构响应研究 249

9.1 概述 249

9.2 地震响应计算模型 249

9.2.1 工程概况 249

9.2.2 结构简化 254

9.2.3 计算工况 258

9.2.4 计算模型 259

9.3 车站与地表结构地震响应规律 262

9.3.1 模态分析 262

9.3.2 车站对地表结构影响 263

9.3.3 地表结构对车站结构影响 268

9.4 宁波软土地层地下结构简化实用抗震分析方法 271

9.4.1 反应位移法基本原理及计算步骤 272

9.4.2 反应加速度法基本原理及计算步骤 275

9.4.3 计算模型及参数 276

9.4.4 两种方法的比较 280

9.5 本章小结 281

第10章 轨道交通地下结构减振控制措施研究 282

10.1 概述 282

10.2 减振措施及比选 282

10.3 隔振措施 294

10.4 本章小结 295

参考文献 296