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盾構隧道列車撞擊動力學特性 版權信息
- ISBN：9787030614070
- 條形碼：9787030614070 ; 978-7-03-061407-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
盾構隧道列車撞擊動力學特性 內容簡介
本書系統地闡述了鐵路列車撞擊盾構隧道的動力響應以及盾構隧道的損傷破壞特性。全書共分為十章, 包括緒論, 基于列車一剛性墻模型的列車撞擊荷載, 基于列車撞擊荷載的單雙層管片襯砌動力響應, 基于列車撞擊荷載的單層襯砌開裂力學行為, 基于列車撞擊荷載的雙層襯砌開裂力學行為, 盾構隧道接頭螺栓開裂及其對管片襯砌開裂的影響, 基于列車撞擊荷載的盾構隧道接頭螺栓失效特性, 基于車隧耦合系統動態接觸撞擊的車體與盾構隧道損傷特性, 車隧耦合系統下列車速度對管片襯砌脆性破壞的影響, 基于多尺度理論的列車撞擊盾構隧道損傷特性。
盾構隧道列車撞擊動力學特性 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 撞擊問題的提出 1
1.2 國內外研究現狀 2
1.2.1 列車本體撞擊力學行為 2
1.2.2 工程結構撞擊力學行為 3
1.2.3 襯砌混凝土開裂行為 4
1.2.4 管片接頭力學特性 5
1.2.5 雙層襯砌力學行為 6
1.2.6 結構多尺度分析理論 6
1.3 本書內容 7
第2章 基于列車-剛性墻模型的列車撞擊荷載 9
2.1 列車有限元模型 9
2.1.1 列車材質 9
2.1.2 列車模型 10
2.2 列車響應 11
2.2.1 模擬工況 11
2.2.2 列車撞擊剛性墻力學行為 11
2.2.3 撞擊力與撞擊速度的關系 14
2.2.4 撞擊力與撞擊角度的關系 16
2.2.5 列車撞擊力擬合公式 17
2.3 本章小結 19
第3章 基于列車撞擊荷載的單雙層管片襯砌動力響應 20
3.1 撞擊動力學與損傷理論 20
3.1.1 撞擊動力學控制方程 20
3.1.2 隱式時間積分法 21
3.1.3 損傷概念及假定 22
3.1.4 損傷演化方程 24
3.1.5 ABAQUS混凝土塑性損傷理論 30
3.1.6 損傷有限元分析流程 32
3.2 數值模型 33
3.2.1 材料參數 33
3.2.2 管片襯砌塑性損傷本構 33
3.2.3 動力邊界 35
3.2.4 圍巖結構模型 36
3.2.5 管片襯砌接頭模擬方法 38
3.2.6 數值分析點 40
3.3 不同襯砌形式管片襯砌動力響應 41
3.3.1 模擬工況 41
3.3.2 MISES應力響應對比 41
3.3.3 位移響應對比 43
3.3.4 速度響應對比 45
3.3.5 加速度響應對比 47
3.3.6 損傷演化對比 48
3.4 不同撞擊力作用下管片襯砌動力響應 54
3.4.1 模擬工況 54
3.4.2 不同撞擊速度 55
3.4.3 不同撞擊角度 58
3.5 本章小結 61
第4章 基于列車撞擊荷載的單層襯砌開裂力學行為 63
4.1 襯砌裂縫擴展的力學理論 63
4.1.1 襯砌開裂模型 63
4.1.2 基于擴展有限元法的裂縫模擬技術 65
4.1.3 基于擴展有限元法裂縫仿真的ABAQUS實現 68
4.2 單層襯砌開裂分析模型 71
4.2.1 材料參數 71
4.2.2 分析模型 71
4.2.3 三維接觸 74
4.2.4 管片襯砌編號 75
4.2.5 撞擊荷載施加 76
4.3 單層管片襯砌開裂 76
4.3.1 裂縫擴展 76
4.3.2 裂縫開度 86
4.4 本章小結 93
第5章 基于列車撞擊荷載的雙層襯砌開裂力學行為 95
5.1 雙層襯砌盾構隧道開裂模型 95
5.2 二次襯砌開裂 96
5.2.1 裂縫擴展 96
5.2.2 裂縫開度 104
5.3 單雙層襯砌下管片襯砌的開裂對比 109
5.3.1 管片襯砌開裂區域 109
5.3.2 管片襯砌裂縫開度 110
5.4 本章小結 113
第6章 盾構隧道接頭螺栓開裂及其對管片襯砌開裂的影響 115
6.1 接頭螺栓開裂 115
6.1.1 環向彎螺栓 115
6.1.2 縱向直螺栓 117
6.2 管片襯砌的開裂 120
6.2.1 管片襯砌開裂區域 120
6.2.2 管片襯砌裂縫開度 121
6.3 本章小結 127
第7章 基于列車撞擊荷載的盾構隧道接頭螺栓失效特性 128
7.1 撞擊數值模型 128
7.1.1 有限元模型 128
7.1.2 基本材料參數 130
7.1.3 連接單元失效準則 130
7.2 接頭螺栓斷裂失效特性 131
7.2.1 計算分析工況 131
7.2.2 螺栓失效力學特性 132
7.2.3 螺栓失效對襯砌的影響 136
7.3 撞擊速度對螺栓失效的影響 138
7.3.1 撞擊速度分析工況 139
7.3.2 不同撞擊速度下螺栓失效特性 139
7.4 螺栓參數對螺栓失效的影響 142
7.4.1 螺栓參數分析工況 142
7.4.2 不同螺栓直徑下螺栓失效特性 142
7.4.3 不同螺栓強度下螺栓失效特性 144
7.5 本章小結 146
第8章 基于車隧耦合系統動態接觸撞擊的車體與盾構隧道損傷特性 147
8.1 動態接觸理論 147
8.1.1 接觸系統約束條件 147
8.1.2 動態接觸平衡方程 148
8.1.3 接觸界面計算方法 149
8.2 車-隧耦合系統數值分析模型 152
8.2.1 列車多體耦合分析模型 152
8.2.2 圍巖與襯砌分析模型 155
8.2.3 動力接觸關系 157
8.2.4 動力分析邊界 158
8.3 列車本體撞擊響應特性 159
8.3.1 列車車輛變形特性 160
8.3.2 列車能量轉換特性 163
8.3.3 列車撞擊力學特性 165
8.4 隧道結構撞擊響應特性 168
8.4.1 管片襯砌位移特性 170
8.4.2 管片襯砌損傷特性 174
8.5 本章小結 182
第9章 車隧耦合系統下列車速度對管片襯砌脆性破壞的影響 184
9.1 速度工況 184
9.2 管片襯砌動力響應對比 184
9.2.1 位移響應 185
9.2.2 損傷響應 187
9.3 管片襯砌脆性破壞特性 191
9.3.1 混凝土脆性斷裂模型 191
9.3.2 單元失效模型 194
9.3.3 撞擊作用下管片襯砌破碎特征 194
9.4 本章小結 198
第10章 基于多尺度理論的列車撞擊盾構隧道損傷特性 199
10.1 多尺度界面連接理論 199
10.1.1 相同類型單元界面連接 199
10.1.2 不同類型單元界面連接 202
10.2 管片結構多尺度靜力學數值試驗 206
10.2.1 數值試驗模型 206
10.2.2 數值試驗結果 208
10.3 盾構隧道結構多尺度模型撞擊動力響應 211
10.3.1 隧道結構多尺度模型 211
10.3.2 位移響應 212
10.3.3 損傷響應 213
10.3.4 計算效率 215
10.4 本章小結 216
參考文獻 217
附錄 223
第1章 緒論 1
1.1 撞擊問題的提出 1
1.2 國內外研究現狀 2
1.2.1 列車本體撞擊力學行為 2
1.2.2 工程結構撞擊力學行為 3
1.2.3 襯砌混凝土開裂行為 4
1.2.4 管片接頭力學特性 5
1.2.5 雙層襯砌力學行為 6
1.2.6 結構多尺度分析理論 6
1.3 本書內容 7
第2章 基于列車-剛性墻模型的列車撞擊荷載 9
2.1 列車有限元模型 9
2.1.1 列車材質 9
2.1.2 列車模型 10
2.2 列車響應 11
2.2.1 模擬工況 11
2.2.2 列車撞擊剛性墻力學行為 11
2.2.3 撞擊力與撞擊速度的關系 14
2.2.4 撞擊力與撞擊角度的關系 16
2.2.5 列車撞擊力擬合公式 17
2.3 本章小結 19
第3章 基于列車撞擊荷載的單雙層管片襯砌動力響應 20
3.1 撞擊動力學與損傷理論 20
3.1.1 撞擊動力學控制方程 20
3.1.2 隱式時間積分法 21
3.1.3 損傷概念及假定 22
3.1.4 損傷演化方程 24
3.1.5 ABAQUS混凝土塑性損傷理論 30
3.1.6 損傷有限元分析流程 32
3.2 數值模型 33
3.2.1 材料參數 33
3.2.2 管片襯砌塑性損傷本構 33
3.2.3 動力邊界 35
3.2.4 圍巖結構模型 36
3.2.5 管片襯砌接頭模擬方法 38
3.2.6 數值分析點 40
3.3 不同襯砌形式管片襯砌動力響應 41
3.3.1 模擬工況 41
3.3.2 MISES應力響應對比 41
3.3.3 位移響應對比 43
3.3.4 速度響應對比 45
3.3.5 加速度響應對比 47
3.3.6 損傷演化對比 48
3.4 不同撞擊力作用下管片襯砌動力響應 54
3.4.1 模擬工況 54
3.4.2 不同撞擊速度 55
3.4.3 不同撞擊角度 58
3.5 本章小結 61
第4章 基于列車撞擊荷載的單層襯砌開裂力學行為 63
4.1 襯砌裂縫擴展的力學理論 63
4.1.1 襯砌開裂模型 63
4.1.2 基于擴展有限元法的裂縫模擬技術 65
4.1.3 基于擴展有限元法裂縫仿真的ABAQUS實現 68
4.2 單層襯砌開裂分析模型 71
4.2.1 材料參數 71
4.2.2 分析模型 71
4.2.3 三維接觸 74
4.2.4 管片襯砌編號 75
4.2.5 撞擊荷載施加 76
4.3 單層管片襯砌開裂 76
4.3.1 裂縫擴展 76
4.3.2 裂縫開度 86
4.4 本章小結 93
第5章 基于列車撞擊荷載的雙層襯砌開裂力學行為 95
5.1 雙層襯砌盾構隧道開裂模型 95
5.2 二次襯砌開裂 96
5.2.1 裂縫擴展 96
5.2.2 裂縫開度 104
5.3 單雙層襯砌下管片襯砌的開裂對比 109
5.3.1 管片襯砌開裂區域 109
5.3.2 管片襯砌裂縫開度 110
5.4 本章小結 113
第6章 盾構隧道接頭螺栓開裂及其對管片襯砌開裂的影響 115
6.1 接頭螺栓開裂 115
6.1.1 環向彎螺栓 115
6.1.2 縱向直螺栓 117
6.2 管片襯砌的開裂 120
6.2.1 管片襯砌開裂區域 120
6.2.2 管片襯砌裂縫開度 121
6.3 本章小結 127
第7章 基于列車撞擊荷載的盾構隧道接頭螺栓失效特性 128
7.1 撞擊數值模型 128
7.1.1 有限元模型 128
7.1.2 基本材料參數 130
7.1.3 連接單元失效準則 130
7.2 接頭螺栓斷裂失效特性 131
7.2.1 計算分析工況 131
7.2.2 螺栓失效力學特性 132
7.2.3 螺栓失效對襯砌的影響 136
7.3 撞擊速度對螺栓失效的影響 138
7.3.1 撞擊速度分析工況 139
7.3.2 不同撞擊速度下螺栓失效特性 139
7.4 螺栓參數對螺栓失效的影響 142
7.4.1 螺栓參數分析工況 142
7.4.2 不同螺栓直徑下螺栓失效特性 142
7.4.3 不同螺栓強度下螺栓失效特性 144
7.5 本章小結 146
第8章 基于車隧耦合系統動態接觸撞擊的車體與盾構隧道損傷特性 147
8.1 動態接觸理論 147
8.1.1 接觸系統約束條件 147
8.1.2 動態接觸平衡方程 148
8.1.3 接觸界面計算方法 149
8.2 車-隧耦合系統數值分析模型 152
8.2.1 列車多體耦合分析模型 152
8.2.2 圍巖與襯砌分析模型 155
8.2.3 動力接觸關系 157
8.2.4 動力分析邊界 158
8.3 列車本體撞擊響應特性 159
8.3.1 列車車輛變形特性 160
8.3.2 列車能量轉換特性 163
8.3.3 列車撞擊力學特性 165
8.4 隧道結構撞擊響應特性 168
8.4.1 管片襯砌位移特性 170
8.4.2 管片襯砌損傷特性 174
8.5 本章小結 182
第9章 車隧耦合系統下列車速度對管片襯砌脆性破壞的影響 184
9.1 速度工況 184
9.2 管片襯砌動力響應對比 184
9.2.1 位移響應 185
9.2.2 損傷響應 187
9.3 管片襯砌脆性破壞特性 191
9.3.1 混凝土脆性斷裂模型 191
9.3.2 單元失效模型 194
9.3.3 撞擊作用下管片襯砌破碎特征 194
9.4 本章小結 198
第10章 基于多尺度理論的列車撞擊盾構隧道損傷特性 199
10.1 多尺度界面連接理論 199
10.1.1 相同類型單元界面連接 199
10.1.2 不同類型單元界面連接 202
10.2 管片結構多尺度靜力學數值試驗 206
10.2.1 數值試驗模型 206
10.2.2 數值試驗結果 208
10.3 盾構隧道結構多尺度模型撞擊動力響應 211
10.3.1 隧道結構多尺度模型 211
10.3.2 位移響應 212
10.3.3 損傷響應 213
10.3.4 計算效率 215
10.4 本章小結 216
參考文獻 217
附錄 223
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