高速铁路隧道底部结构动力特性_彭立敏_9787030495518

本书全面、系统地介绍了列车振动荷载作用下高速铁路隧道底部结构的动力响应特征、动力损伤分布规律及隧道基底围岩的动变形累积过程；通过研制的软岩循环三轴试验系统，建立了循环荷载作用下软岩的塑性累积变形预测模型，预测分析了列车荷载作用下隧道地基长期沉降；结合动力有限元数值方法和非线性疲劳累积损伤理论，研究了隧道底部基岩软化、基底脱空等基底状况对隧道结构受力状况和长期使用性能的影响，量化了基底状况对结构性能的影响程度，提出了改善高速铁路隧道使用寿命的工程措施。
　本书所反映的研究成果可用于我国高速铁路隧道衬砌结构设计相关标准的制定，还可为从事相关领域的研究人员提供有益的帮助。

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进入21世纪以来，我国高速铁路的建设得到迅速发展。因其线路标准高，加之我国是一个多山的国家，高速铁路的发展必然导致大量隧道工程的出现。随着列车运行速度的提高，列车对轨道的冲击作用增大，作为轨下基础的隧道底部结构的动力响应将进一步加大。鉴于既有铁路隧道底部病害的高发性和严重性，我国现行高速铁路隧道设计对底部结构进行了加强，这对降低高速铁路隧道底部病害的发生率起到了一定的效果，但这种设计理念偏重于主观意识和经验判断，缺乏坚实的理论支持，有必要对高速铁路隧道底部结构的动力特性展开研究。
　本书针对我国高速铁路隧道发展过程中亟待解决的动力学问题，在消化吸收已有相关研究成果的基础上，采用理论推导、室内试验，以及数值计算相结合的研究方法，系统地研究了隧道底部结构的动力响应、损伤演化、动变形累积规律，以及基底状况对高速铁路隧道底部长期性能的影响等问题。在结构体系上，全书分为计算理论、模型试验和数值分析三部分。在计算理论部分，构建了考虑混凝土和软岩刚度下降、强度劣化的弹塑性损伤本构模型，编制了相应的计算程序，并基于有限元软件提供的二次开发平台，实现了这两种材料本构模型的程序化。在模型试验部分，通过能考虑围压和地下水渗流的软岩循环三轴动力试验，确定了隧道基底富水软岩的累积变形规律，以及循环应力幅、静偏应力、围压、振动频率、地下水等因素对累积变形的影响程度，建立了列车振动荷载长期作用下的软岩塑性累积变形预测模型；还通过大型的动力模型试验，揭示了高速铁路隧道仰拱的应力状态，得到了高速铁路隧道仰拱动应力、动力系数、累积沉降与加载频率、加载次数之间的变化规律。在数值分析部分，对不同行车速度、不同仰拱矢跨比、不同仰拱厚度的高速铁路隧道底部结构的动力响应进行了计算分析，确定了隧道底部结构振动响应的影响因素，并对隧道底部基岩软化和基底脱空对隧道结构受力状态的影响进行了计算分析，预测了高速铁路隧道衬砌结构的疲劳寿命，探讨了基底状况对结构长期使用性能的影响。
　本书由彭立敏、黄娟、丁祖德著。本书的研究成果可用于我国高速铁路隧道衬砌结构设计相关标准的制定，还可为从事相关领域的研究人员提供有益的帮助。
　本书的出版得到了国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（No.2011CB013802）、国家自然科学基金项目（No.51108461，No.51308270）的大力资助。同时，本书在完成过程中，参考了国内外的有关论文、著作，得到了诸多同志、友人的无私帮助，在此对他们均致以崇高的敬意和诚挚的感谢。
　由于作者水平有限，书中难免有疏漏之处，敬请读者批评指正。

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