地铁列车移动荷载作用下地基土的动应力响应
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向 架 列 车荷 栽 为例 ， 分析 了 土体 中各 项应 力的 时 程 曲 线和 主 应 力 轴 旋 转 的过 程 。
［ 关键 词 ］ 交通荷载； 应力时程曲线； 主应力轴旋转 ［ 中图分类 ￣］ Ｕ ３ ［ － ４ ５ 文献标识 码】 ［ Ｔ Ａ 文章 编 ￣］０ ５ ６ ７ （０ ０ ０ — ０ ２ ０ － ０ — ２ ０ ２ １ ）６ ０ ７ — ２ １
力 状 态 和 主应 力 轴 旋 转 即可 。如 图 ２所 示 ． Ｏ时刻 ，计 算 ｔ ＝
土单 元 位 于荷 载 前 方 ２ 处 ， 载速 度 ＝２ ／。 车 通 ６ｍ 荷 ５ｍｓ 列 过 引起 的动 应 力 具 有 循 环 特 性 ， 般 ｎ节 车厢 共 引 起 （ ＋ ） 一 ｎ １
个循环 。
的 土单 元 应 力 状 态 变 化 。机 器 振 动 往 往 被 简化 为作 用 在 地
基 表 面 的 简 谐 荷 载 ， 引起 的 地 基 正 应 力 和剪 应 力 是 同相 位
图 ２ 图 ５是 土 单 元 的 动 应 力 随 时 间 和 移 动 坐 标 的变 一
化 曲 线 。 下 部 的横 坐标 为 时 间 ，＝／。 是 沿 隧道 深度 的坐 ｔｚ ｚ ｖ
ｅｔ ｓ ｆ ｏ ｌｙｉ ｓ ， ｎ ｖｎ ａ ｎ ｏａｊｃｎ ｏｉｓ ｒ ｋ ｎａ ｘ ｍ ｌｓ ｏａａｙｅｔｅｓ ｅｓ ｒｅ ｆ ｃ ｔ ｔ ｏ ｅｍｏｉｇｌ ｄａ ｄｔ ｄａｅｔ ｇ ｅｔ ｅ ｓ ａ ｐｅ ｎ ｌ ｔ ｓ ｉ ｏ ｓｔ ａ ｎ ｅ ｓ ｏ ｗ ｂ ｅａ ａ ｅ ｔ ｚ ｈ ｒ
地 铁 列 车荷 载作 用 下 土 单 元 受 力 状 态 的 研 究 目前 还 很 少 。 研 究 地 铁 列 车荷 载 作 用 下 土 单元 的应 力 路 径 、主 应 力 轴 旋 转 以及 地 基 中 的动 应 力 分 布 特 征 是研 究地 铁 列 车 长 期 振 动
荷 载 下地 基 永 久 变 形 的 基础 ， 此 显 得特 别 重 要 。 因
（ ｆ ）
Ｉ ２２ ／ｌ
文 章 将列 车移 动 荷 载 简 化 为 ４个 移 动 轮轴 荷 载 ，基 于
地基一 道一 床一 轨模 型推求列 车运行时不 同时刻 、 隧 道 钢 不 同位 置 时 作 用 于 地 基 土 的振 动 荷 载 时 程 ．并采 用 多 点 输 入 方式 来 实 现 列 车 荷 载 的移 动 施 加 方 式 ：通 过大 型有 限元 分
ｔ ｉｅｏ ｅｃａ ｎ ｈ ｒｃ ｓ ｆｐｉｃｐ ｌ ｔ ｓ ｘ ｓｒ ｔｔ ｎ ｉ ｌ ｆ ｈ ｌｙａ ｄ ｔｅｐ ｏ ｅｓｏ ｒ ｉａ ｒ ｓａ ｅ ｏａｉ ． ｍｅ ｎ ｔ ｎ ｓｅ ｏ
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江 苏建 筑
２１ ０ ０年第 ６期 （ 第 １ ８ ） 总 ３ 期
地铁列车移动荷载作用下地基土的动应力响应
吴倩 ， 爱 民， 韩 肖军 华 ， 玉珍 牛
（ 京 工业大 学土木 工程 学院 ， 苏南 京 南 江
２００ ） １ ０ ９
［ 摘 要 ］ 为了 通过室内试验研究交通荷栽引起的主应力轴旋转对土体循环特性的影响， 以单个移动荷栽和两个相邻转
图 １ 土 单 元 应 力 状态 分 析 示 意 图 标 。 ｔ０时 ， 载 剐 开 始 移 动 ， １ ４时 ， 一 个 轮 轴荷 载移 ＝ 荷 ｔ． ＝０ 第 动 到 土单 元 正 上 方 。可 以看 出 ，除 了剪 应 力 ｆ 关 于 ｔ 是 ＝ １ ４反 对 称 的 ， 余 动 应 力 都是 对 称 的 。 载 移 动 到 土单 元 ． ０ 共 荷 正 上 方 时 ， 向动 应 力 远 大 于 其 他 两 个 方 向 的 动应 力 。 竖 ２ 土 单 元 的 应 力 路径 地 震 、 浪 和 交通 荷 载 都 可 以简 化 为 循 环荷 载 ． 荷 载 波 但 之 间 的 差异 很 大 。土 单 元 的 受 力状 态 和应 力 路 径 等 也 有 很
０ 引 盲
力 ． 果忽略中主应力的影响 。 如 只需 要 分 析 ｙ ｚ 面 Βιβλιοθήκη Baidu 的 应 － 平
随着 交 通 工 程 建设 的发 展 。地 铁 列 车 引 起 的 地 基 沉 降 问 题 日益 突 出 。地 铁 列 车 荷 载作 用 下 地 基 土 中土 单 元 的 应 力 路 径 以及 主应 力 轴 旋 转 不 仅 有 别 于传 统 基 坑 开 挖 工 程 中 的应 力 路 径 。 有 别 于 机 器 振 动 、 震 、 浪 等 动 荷 载 引 起 又 地 波
ｐ０ １ ０ ｄ ＝ ４ １￣
的简 谐 荷 载 。 震 产 生 的应 力 分 量 也是 成 比例 变 化 的 ． 两 地 这
种 情 况 下 土 体 单 元 的 主应 力 轴 不 发 生 旋转 。波 浪 荷 载 引 起
土 单 元 主应 力 轴 连 续 旋 转 但 主应 力 差 的 大 小 保 持 不 变 ． 而
Ａｂ ｔ ｃ ：ｎ ｏｄ ｒｔ ｔｄ ｈ ｆ ｃ ｆｐｉｃｐ ｌ ｔ ｓ ｘ ｓｒｔｔ ｎ ｉｄ ｃ ｄ ｂ ｒｆ ｃｌａ ｉｇｏ ｙ ｌ ｒｐ ｓａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ｓｕ ｙｔｅｅｆ ｔ ｒ ｉａ ｒ ｓａ ｅ ｏａｉ ｎ ｕ ｅ ｙ ｔ ｆ ｏ ｄｎ ｎ ｃ ｃｉ ｐ ｏ — ｏ ｅ ｏ ｎ ｓｅ ｏ ａｉ ｃ
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［ 关键 词 ］ 交通荷载； 应力时程曲线； 主应力轴旋转 ［ 中图分类 ￣］ Ｕ ３ ［ － ４ ５ 文献标识 码】 ［ Ｔ Ａ 文章 编 ￣］０ ５ ６ ７ （０ ０ ０ — ０ ２ ０ － ０ — ２ ０ ２ １ ）６ ０ ７ — ２ １
力 状 态 和 主应 力 轴 旋 转 即可 。如 图 ２所 示 ． Ｏ时刻 ，计 算 ｔ ＝
土单 元 位 于荷 载 前 方 ２ 处 ， 载速 度 ＝２ ／。 车 通 ６ｍ 荷 ５ｍｓ 列 过 引起 的动 应 力 具 有 循 环 特 性 ， 般 ｎ节 车厢 共 引 起 （ ＋ ） 一 ｎ １
个循环 。
的 土单 元 应 力 状 态 变 化 。机 器 振 动 往 往 被 简化 为作 用 在 地
基 表 面 的 简 谐 荷 载 ， 引起 的 地 基 正 应 力 和剪 应 力 是 同相 位
图 ２ 图 ５是 土 单 元 的 动 应 力 随 时 间 和 移 动 坐 标 的变 一
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地 铁 列 车荷 载作 用 下 土 单 元 受 力 状 态 的 研 究 目前 还 很 少 。 研 究 地 铁 列 车荷 载 作 用 下 土 单元 的应 力 路 径 、主 应 力 轴 旋 转 以及 地 基 中 的动 应 力 分 布 特 征 是研 究地 铁 列 车 长 期 振 动
荷 载 下地 基 永 久 变 形 的 基础 ， 此 显 得特 别 重 要 。 因
（ ｆ ）
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文 章 将列 车移 动 荷 载 简 化 为 ４个 移 动 轮轴 荷 载 ，基 于
地基一 道一 床一 轨模 型推求列 车运行时不 同时刻 、 隧 道 钢 不 同位 置 时 作 用 于 地 基 土 的振 动 荷 载 时 程 ．并采 用 多 点 输 入 方式 来 实 现 列 车 荷 载 的移 动 施 加 方 式 ：通 过大 型有 限元 分
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２１ ０ ０年第 ６期 （ 第 １ ８ ） 总 ３ 期
地铁列车移动荷载作用下地基土的动应力响应
吴倩 ， 爱 民， 韩 肖军 华 ， 玉珍 牛
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２００ ） １ ０ ９
［ 摘 要 ］ 为了 通过室内试验研究交通荷栽引起的主应力轴旋转对土体循环特性的影响， 以单个移动荷栽和两个相邻转
图 １ 土 单 元 应 力 状态 分 析 示 意 图 标 。 ｔ０时 ， 载 剐 开 始 移 动 ， １ ４时 ， 一 个 轮 轴荷 载移 ＝ 荷 ｔ． ＝０ 第 动 到 土单 元 正 上 方 。可 以看 出 ，除 了剪 应 力 ｆ 关 于 ｔ 是 ＝ １ ４反 对 称 的 ， 余 动 应 力 都是 对 称 的 。 载 移 动 到 土单 元 ． ０ 共 荷 正 上 方 时 ， 向动 应 力 远 大 于 其 他 两 个 方 向 的 动应 力 。 竖 ２ 土 单 元 的 应 力 路径 地 震 、 浪 和 交通 荷 载 都 可 以简 化 为 循 环荷 载 ． 荷 载 波 但 之 间 的 差异 很 大 。土 单 元 的 受 力状 态 和应 力 路 径 等 也 有 很
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