本书为“高速铁路基础研究与技术创新丛书”之分册。本书基于国家重点研发计划等科研项目成果，系统论述作者团队在高速铁路隧道底部结构动力响应特性方面的一系列问题，包括：列车-轨道-隧道一体化数值分析模型，高速列车荷载、围岩压力和地下水叠加条件下隧道底部结构的受力和变形特征，隧道底部结构的渐进累积损伤破坏机理及其累积损伤非线性分析方法，隧道底部结构服役性能的影响因素，以及基于全寿命的隧道底部结构设计方法等，以期为我国高速铁路隧道的设计、施工和营运维护提供科学依据，为高速铁路建设和可持续发展提供重要技术支撑。
本书适合于从事高速铁路隧道工程研究、设计、施工等人员参考，也可供高等院校隧道工程专业师生参考。

第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 铁路隧道振动响应研究概述
1.2.1 理论分析
1.2.2 数值模拟
1.2.3 现场测试
1.2.4 模型试验
1.3 混凝土结构与围岩累积损伤研究概述
1.3.1 混凝土和岩石弹塑性损伤模型
1.3.2 岩石损伤模型和隧道围岩损伤
1.3.3 隧道结构损伤
1.4 高速铁路隧道结构设计与运营维修技术研究概述
1.4.1 隧道结构设计理论与方法
1.4.2 隧道服役性能评价方法
1.4.3 隧道维修整治技术
1.5 本书主要内容与特色
1.5.1 主要内容
1.5.2 主要特色
第2章 高速铁路隧道底部结构动力响应分析方法
2.1 高速铁路隧道结构体系
2.1.1 衬砌结构
2.1.2 轨道结构
2.2 隧道结构非线性动力学分析方法
2.2.1 系统运动方程的建立
2.2.2 求解的隐式时间积分算法
2.3 数值模型
2.3.1 车辆模型
2.3.2 轨道及填充层模型
2.3.3 隧道模型
2.3.4 车辆-轨道-隧道一体化耦合模型
2.3.5 材料及边界参数
2.3.6 列车荷载
2.3.7 数值模型实施的软件平台简介
2.4 轨道不平顺及其随机模拟
2.4.1 轨道不平顺分类及描述
2.4.2 轨道随机不平顺的数值模拟方法
2.4.3 引人轨道不平顺的钢轨建模
2.5 建模流程与模型可靠性验证
2.5.1 建模流程
2.5.2 模型可靠性验证
第3章 高速铁路隧道底部结构动力响应特性
3.1 计算模型与计算工况
3.1.1 计算模型
3.1.2 计算工况
3.1.3 特征线与特征点
3.2 有仰拱隧道结构动力响应特性
3.2.1 列车荷载单独作用下隧道结构动力响应
3.2.2 动静耦合作用下单向行车时隧道结构动力响应
3.2.3 动静耦合作用下双向会车时隧道结构动力响应
3.3 无仰拱隧道结构动力响应特性
3.3.1 列车荷载单独作用下隧道结构动力响应
3.3.2 动静耦合作用下单向行车时隧道结构动力响应
3.3.3 动静耦合作用下双向会车时隧道结构动力响应
3.4 隧底结构动力响应特性影响因素分析
3.4.1 行车速度对隧底结构动力响应特性影响
3.4.2 基底条件对隧底结构动力响应特性影响
3.4.3 填充层条件对隧底结构动力响应特性影响
3.4.4 不同影响因素比较分析
第4章 高速铁路隧道底部结构累计损伤特性试验
4.1 试验模型设计
4.1.1 试验目的
4.1.2 试验内容
4.1.3 模型设计基本思路
4.1.4 模型相似关系
4.1.5 相似材料
4.2 试验过程
4.2.1 测试系统
4.2.2 加载系统
4.2.3 试验工况
4.2.4 试验步骤
4.3 静载试验结果与分析
4.3.1 仰拱应力
4.3.2 隧道底部基岩压力
4.3.3 沉降位移
4.4 动载试验结果与分析
4.4.1 加速度
4.4.2 仰拱动应力
4.4.3 动力系数
4.4.4 隧底基岩动压力
4.5 循环动载试验结果与分析
4.5.1 动应变与振动次数的关系
4.5.2 动力系数与振动次数的关系
4.5.3 累积沉降与振动次数的关系
4.5.4 破坏裂纹
第5章 隧道基底软岩动变形特性试验
5.1 试验方案
5.1.1 试验装置
5.1.2 试件制备
5.1.3 试验工况设计
5.1.4 试验步骤
5.2 试验结果分析
5.2.1 隧底软岩累积变形发展总体规律
5.2.2 循环动应力的影响
5.2.3 静偏应力的影响
5.2.4 振动频率的影响
5.2.5 围压的影响
5.2.6 地下水渗流的影响
5.2.7 基岩与仰拱混凝土组合构件的累积变形规律
5.3 累积塑性应变模型的建立和参数确定
5.3.1 累积塑性应变模型
5.3.2 不同应力水平下累积塑性应变拟合参数
5.3.3 不同振动频率下累积塑性应变拟合参数
第6章 隧道底部结构及基岩拉压损伤机理与损伤模型
6.1 隧道底部结构及基岩的受力特征与损伤机制
6.1.1 仰拱受力特征与损伤机制
6.1.2 隧道基岩损伤机制
6.2 混凝土和岩土弹塑性损伤理论
6.2.1 损伤研究方法简介
6.2.2 损伤变量表达式
6.2.3 弹塑性损伤本构方程
6.3 混凝土衬砌和软岩弹塑性损伤本构模型
6.3.1 混凝土损伤变量及损伤演化方程
6.3.2 软岩损伤变量及损伤演化方程
6.3.3 双曲线D-P屈服准则和塑性势函数
6.4 本构模型的数值实现
6.4.1 本构积分算法
6.4.2 二次开发环境
6.4.3 二次开发的关键技术及流程
6.5 弹塑性损伤模型数值验证
6.5.1 单轴拉伸试验
6.5.2 单轴压缩试验
6.5.3 循环压缩试验
6.5.4 软岩损伤模型数值验证
第7章 高速铁路隧道底部结构损伤特性
7.1 底部结构损伤特性
7.1.1 计算模型及计算参数
7.1.2 行车速度对隧道底部结构损伤特性的影响
7.1.3 围岩条件对隧道底部结构损伤特性的影响