高速列车行驶速度对隧道壁面气动压力影响的数值模拟

壁面气动压力长期循环作用是高速铁路隧道衬砌掉块的重要诱因,为研究高速列车行驶速度对壁面气动压力基本特征的影响规律,采用三维数值仿真模拟对隧道典型位置(入口段、洞身段以及出口段)壁面气动压力进行研究。结果表明:列车车头经过使得监测横断面气动压力差异性增强,表现出显著的三维特征。隧道入口段气动压力三维特征主要受压缩空气所占体积大小以及与隧道入口之间距离的影响,气动压力三维特征随着进入隧道入口距离的增加而减弱,并逐渐向一维特征转变。列车车头驶入隧道入口后,车尾驶出隧道出口前,洞身段不同测点位置的气动压力正峰值主要受车头进入隧道入口诱发压缩波的影响,纵轴中断面测点气动压力负峰值与峰峰值大于洞口段。车尾驶出隧道出口后,出口段测点气动压力负峰值大于入口段,正峰值小于入口段。隧道出口段气动压力三维特征与入口段相似,但列车行驶速度以及测点与隧道出口之间距离对气动压力三维特征的影响机制更为复杂。

盾构隧道施工对在建明挖公路隧道变形的影响

近年来,新出现了明挖公路隧道与城市地铁盾构隧道同期施工的工程案例。明挖公路隧道断面尺寸通常较大,盾构隧道与明挖公路隧道同期施工相互影响显著,直接威胁邻近明挖公路隧道结构的安全和正常使用。基于深圳市某盾构区间隧道邻接明挖公路隧道开挖的实际工程,利用FLAC3D进行数值仿真分析,研究盾构隧道不同位置施工对在建明挖隧道的围护结构及周边土体变形影响。结果表明:地表沉降值随着盾构隧道埋深及距离围护结构水平间距的增加逐渐减小,其减小速率及地表沉降槽的形态在不同工况有着较大差异;地表沉降槽呈现出单峰和双峰的特征,与双线盾构隧道的间距密切相关,当双线隧道近距离施工时引起的地表沉降呈W型,而当双线隧道远距离施工时引起的地表沉降呈U型;在建明挖隧道围护结构水平位移受盾构隧道埋深及距离围护结构水平间距影响较大,围护结构整体朝向明挖隧道内侧偏移,其最大峰值出现在不同埋深处;当盾构隧道埋深确定时,规划设计时应尽量使得盾构隧道距离在建明挖隧道围护结构水平间距大于2倍明挖隧道埋深值,建议后续研究选取适当的变形控制标准,提出盾构隧道邻侧施工对在建明挖隧道变形影响区划分,从而在同类工程施工前对可产生的影响进行科学评估。

基于响应面法的斜拉桥动力模型修正方法

为建立能够精确反映实际桥梁结构特性的基准有限元模型,提高结构分析和损伤识别的准确性,在斜拉桥健康监测和参数化有限元分析技术的基础上,基于响应面法建立了斜拉桥动力模型修正方法,实现斜拉桥有限元模型修正和健康监测数据的快速分析。提出了基于频率监测的斜拉桥模型修正方法,解决了响应面方程建立,目标函数求解和最优化算法等斜拉桥动力模型修正的关键问题,得出了斜拉桥动力模型修正的一般流程。利用实际监测的动力特征参数构造出适用于斜拉桥模型修正的响应面方程和目标函数,讨论了目标函数中权重系数的相关性及其取值方法,采用最小二乘法求解出待定系数和最优化结果。以东海大桥主航道斜拉桥为研究对象,建立了精细化的初始有限元模型,根据工程经验确定待修正参数,采用中心复合设计法确定响应面的试验工况并得出有限元分析结果。应用最小二乘法回归出响应面方程,进而求解出目标函数的最优解。结果表明:修正后有限元模型计算的振动频率值与实际桥梁结构监测的振动频率值的误差由2.03%~7.95%提高到0.05%~1.27%,其中一阶振动频率几乎与实际监测的振动频率值一致;修正后的有限元模型能够精确模拟实际斜拉桥结构的动力性能,表明该方法对斜拉桥的模型修正具有很好的适应性。