تحلیل دینامیکی تونل های راه آهن با استفاده از اطلاعات آزمون های آزمایشگاهی و برجا

هدف از این تحقیق تحلیل دینامیکی تونل های راه آهن در برابر بارهای دینامیکی زلزله و قطار متحرک می باشد. برای این منظور تونل شماره 5 از قطعه سوم راه آهن اصفهان- شیراز مورد بررسی قرار گرفته است. از آنجایی که این تونل در محیطی کاملاً تکتونیزه قرار دارد، محیط اطراف تونل به صورت محیط معادل پیوسته در نظر گرفته شده و تحلیل های عددی این تحقیق با نرم افزار flac 2d صورت گرفته است. برای تحلیل دینامیکی تونل در برابر بار زلزله وضعیت لرزه خیزی ساختگاه تونل مورد بررسی قرار گرفته و بر اساس مبانی احتمالات دو نوع زلزله مبنای طرح (dbe) و بزرگترین زلزله قابل انتظار (mce) پیش بینی شده است. برای شبیه سازی بار زلزله منطقه، با درنظر گرفتن ملاحظات مختلف، شتابنگاشت زلزله چنگوره و آوج، که در ایستگاه آوج به ثبت رسیده است اصلاح شده و به صورت تاریخچه تنش به پایه مدل اعمال شده است. برای تعیین بار دینامیکی قطار عوامل موثر بر میزان بار دینامیکی قطار مورد بررسی قرار گرفته و تغییرات نیروی قائم اعمالی از طرف واگن به ریل در یک مدل طولی از واگن ها، بر حسب زمان تعیین شده است. سپس تابع بار ناشی از حرکت قطار بر حسب فرکانس محاسبه شده و به کمک طیف دامنه فوریه، محدوده فرکانس بار، شناسایی شده است. در مرحله بعد با فیلتر کردن فرکانس های دارای انرژی کمتر در محدوده فرکانسی بار، بار دینامیکی قطار به صورت نقطه ای به مدل عددی تونل اعمال شده است. در نهایت تحلیل دینامیکی تونل در برابر بار قطار بر اساس روش تحلیلی metrikine & vrouwenvelder انجام شده و مشاهده شده است که هماهنگی بسیار خوبی بین نتایج روش عددی و روش تحلیلی وجود دارد. تحلیل های انجام شده در این مطالعه نشان می دهد که تونل مورد مطالعه در برابر بار زلزله dbe کاملاً پایدار بوده و اگرچه زلزله mce آسیبی جزئی به تونل وارد می نماید ولی براساس هدف تعریف بارهای دینامیکی dbe و mce ضرورتی برای تقویت نگهداری تونل مشاهده نمی شود. همچنین تحلیل های انجام شده برای قطار متحرک نشان می دهد که حرکت قطار در تونل های سنگی لرزش چندانی را در محیط اطراف تونل و بخصوص سطح زمین ایجاد نمی کند.