框架箱涵对动荷载下结构动力响应规律研究

摘要

为研究框架箱涵在高速列车运行下对隧道、地基、地层等结构竖向动位移、轨道板的影响半径及隧道最大主应力的影响，依托贵阳地铁3号线下穿贵广高铁框架箱涵，建立无框架箱涵无隧道开挖，有框架箱涵无隧道开挖，有框架箱涵有隧道开挖三种工况进行对比分析。研究结果表明：在列车动载作用下框架箱涵对轨道板的影响半径约为0～36 m;从轨道板-基床表层-基床底层-土层竖向动位移呈衰减的趋势，且框架箱涵的存在对竖向动位移的发展起减弱作用，而隧道开挖改变列车已通过后的竖向动位移，使其趋近于0,三种工况下，最大竖向动位移峰值分别为-2.14、-0.68和-0.25 mm,后两种工况较无框架箱涵无隧道开挖分别减小68.22%和88.32%,随着隧道开挖和管片的拼装，进一步减弱了路基的竖向动位移；动载作用下隧道的竖向动位移峰值发生于有框架箱涵工况的拱顶位置，为-0.46 mm,相较于无框架箱涵和有框架箱涵及开挖分别增大15%和206.67%,此竖向位移仍旧在控制范围内；动载作用下，隧道各测点最大主应力峰值为正值，为受拉状态，最不利的受力点是有框架箱涵工况下的隧道拱顶，最大主应力峰值为0.36 kPa,远小于C50混凝土的抗拉强度标准值2.65 MPa,可见，在列车荷载作用下的隧道结构是安全的。在高速铁路速度和里程都在不断增加的背景下，研究结果为相关类似工况研究提供了借鉴，并且为在高速铁路动力影响下其余相关结构后续响应规律的研究提供了可参照的实例，以期后续能对其规律进一步加深研究。

关键词

框架箱涵 / 影响半径 / 竖向截面 / 隧道 / 动位移 / 最大主应力