地震荷载作用下带裂纹重载铁路隧道的动态断裂

       摘要: 在隧道的施工和运营中,隧道衬砌不可避免会产生裂纹.裂纹和地震荷载的相互作用将加剧隧道的破坏,因此研究带裂纹隧道衬砌地震荷载作用下的破坏具有重要的意义.为了证明本文二维有限元数值模拟计算结果的正确性,首先用相互作用积分的方法计算动载作用下的静态裂纹,并与解析解进行比对,发现二者的吻合性很好.计算结果表明相互作用积分法可以用来精确地计算动载作用下带裂纹结构的动应力强度因子.用这种经过验证的方法来计算带裂纹重载铁路隧道衬砌的动应力强度因子和动承载力安全系数,可以看出在地震荷载作用下,I 型裂纹的动应力强度因子在隧道结构的安全中起控制作用.当裂纹的长度大于某特定值时,隧道处于很危险的状态.

作者:
刘淑红 郑宝瑞 胡青华
单位:
石家庄铁道大学工程力学系,河北 石家庄050043;河北省大型结构健康诊断与控制实验室,河北 石家庄050043 河北建设勘察研究院有限公司,河北 石家庄,050031 石家庄铁道大学工程力学系,河北 石家庄,050043
出处:
《地震工程学报》
刊期:
2018年第40卷第1期
基金:
河北省自然科学基金(A2015210089) 河北省高等学校科学技术研究重点项目(ZD2015101)

地震荷载作用下带裂纹重载铁路隧道的动态断裂

摘要:在隧道的施工和运营中,隧道衬砌不可避免会产生裂纹.裂纹和地震荷载的相互作用将加剧隧道的破坏,因此研究带裂纹隧道衬砌地震荷载作用下的破坏具有重要的意义.为了证明本文二维有限元数值模拟计算结果的正确性,首先用相互作用积分的方法计算动载作用下的静态裂纹,并与解析解进行比对,发现二者的吻合性很好.计算结果表明相互作用积分法可以用来精确地计算动载作用下带裂纹结构的动应力强度因子.用这种经过验证的方法来计算带裂纹重载铁路隧道衬砌的动应力强度因子和动承载力安全系数,可以看出在地震荷载作用下,I 型裂纹的动应力强度因子在隧道结构的安全中起控制作用.当裂纹的长度大于某特定值时,隧道处于很危险的状态.

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