基于FEM 和TMM 方法的轨道－隧道－土层振动耦合响应分析

周 彪，谢雄耀

(1.同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092;2.同济大学 土木工程学院地下工程系，上海 200092)

随着地铁等轨道交通建设的迅速发展，由地铁运营引起的结构及环境响应问题中，比较关注荷载在结构及周围土层中的传播及由此产生的过大沉降及结构损害［1］。

上述问题的研究及解决均须借助于相关的模型。Cui［2］和 Li［3］运用 FEM 对整体式道床和浮置道床轨道结构进行模拟，前者对两种轨道结构的响应差别做了研究，后者对不同结构形式的浮置道床(短、中、长道床)在简谐荷载作用后荷载传递差异做了研究。并讨论了各种模型的使用条件。上述仅对隧道结构进行模拟，而未将隧道及土体进行耦合分析。Takamiya［4－5］针对地表路堤系统将轨道系统和半无限体土层耦合。后续圣小珍［6－7］建立了轨道－多土层模型，研究简谐荷载和半静定移动荷载作用下土层的响应与荷载传递，其中土层运用了TMM法。上述模型并未考虑隧道结构的影响。

随着轨道交通相应的振动问题日益受到关注，很多研究者对隧道结构的影响进行研究，同时之前路堤结构的相关研究也为此做出了积淀。其中Metrikine［8］建立了二维理论模型，将隧道简化成欧拉梁并将其与上下土层耦合，研究了静定和简谐荷载作用下地表位移响应的差异。而该模型未包含轨道结构的影响。Hussein［9］结合PIP模型研究了简谐荷载作用下轨道－隧道－土层结构的响应问题，而该模型仅是针对深埋隧道的特例。

除上……