400km/h高铁隧道出入口缓冲结构开口率对微压波影响研究

随着高速列车运行时速的提升,车-隧气动效应加剧、微压波超限问题愈发严重。以往研究表明,隧道洞口设置缓冲结构是解决微压波问题的有效手段之一,但是随着隧道长度增加、列车时速提升,仅以入口缓冲结构作为标准的设计方法存在一定局限性。并且国内外的研究重点更多集中在入口缓冲结构,对出口缓冲结构及隧道出入口均设置缓冲结构的设计方法研究相对较少。针对这一问题,利用控制容积法分析出口开口式缓冲结构的关键影响参数。基于LES湍流模型和动网格技术建立三维数值仿真模型,对关键参数的正确性做出验证。分析隧道出入口对称、非对称设置缓冲结构对微压波特性的影响,提出适用于单线和双线隧道的洞口开口式缓冲结构的设计方法。研究结果表明:1)隧道出口缓冲结构开口率是影响出口缓冲结构对微压波压力缓解效率的关键参数,开口率越大,微压波压力最大值越低;2)隧道入口以压力梯度为控制标准设置最优缓冲结构、隧道出口提高缓冲结构开口率的形式,在单线隧道缓冲结构设计中对微压波有更高的缓解率,出口缓冲结构开口率越大,对微压波压力缓解效率越高;3)双线隧道洞口开口式缓冲结构设计时,应当增加其总开口率,同时选择小面积、多个数的开口形式并在隧道出入口对称设置。

分级真空管道交通系统气动能耗分析

真空管道交通系统通过营造密闭低气压环境实现列车超高速节能运行。为了实现列车明线与真空管道运行的无缝连接,设计了分级真空管道交通系统,采用分隔门将管道系统分段,合理调整各管段内初始气压,列车通过管道系统过程中调整分隔门的开关使相邻段气体混合,实现列车常压与低压环境运行的合理过渡。参考理想气体功能理论,采用数值计算的方法分析管道-列车系统气动能耗,探讨分级真空管道参数对气动能耗的影响规律。结果表明:选取合理参数,系统降低的气动阻力能耗大于真空势能损失,可实现气动节能;当布置过渡管段、设计较大阻塞比、较长中间管段,系统气动节能效果较好。以气动节能效果为设计标准的分级真空管道交通系统参数设计体系,可为未来超高速运输发展,以及真空管道的设计和运营提供新的思路和参考。

真空管道双层衬砌结构力学特性研究

为了保证真空管道运输系统的密封性能,提出了盾构管片与二次衬砌组合的真空管道结构。基于双层衬砌数值仿真模型,以上海淤泥质粘土为模拟地层,分别分析了复合式衬砌结构和叠合式衬砌结构真空管道的内力分布。在与常规盾构隧道内力对比的基础上,分析了复合式和叠合式两种结构形式的真空管道内力分布差异、压差荷载引起的轴力增量及层间接触压力等力学特性,探讨了压差荷载、竖向荷载、结构形式等因素对双层衬砌结构内力的影响规律。结果表明:双层衬砌结构的真空管道在压差荷载作用下对衬砌的弯矩无影响,但会引起轴力增量;当竖向荷载较小时,压差荷载会使真空管道双层衬砌结构产生脱离区,脱离区随着竖向荷载的减小逐渐发展扩大;复合式真空管道的管片、二衬的弯矩量值大于叠合式真空管道;在较大的荷载条件下,复合式真空管道横断面轴力分布不均匀比叠合式真空管道更加凸显。

高速列车模型试验装置及相似特征分析

为了解决高速列车进出隧道引起的空气动力学问题,基于对目前国内外高速列车模型试验研究现状的分析,建立了模型列车速度可达100m/s的压缩空气式高速列车模型试验系统,并导出了模型试验的相似准则.利用该试验系统对高速列车进出隧道产生的压缩波进行了测试,并将测试结果与数值模拟结果进行比较,验证了相似准则的正确性.

高速列车进入隧道空气动力学模型实验分析

高速列车在进出隧道时,会产生一系列气动效应,引起噪声及车厢内压力变化,对乘客及环境造成损害。实验测试和数值模拟是研究这一问题的有效方法。本文利用这两种方法对高速列车在进入隧道过程中,压力的变化情况进行了计算和测试。从得到的结果可以看出,它们能够起到相互补充,互相印证的目的。通过对结果的分析,也得出压力波产生、变化的一些规律。

偏压滑坡地段围岩受力特征测试分析

通过对担架哨隧道偏压滑坡地段监测数据的分析,得到了工字钢和锚杆等支护构件的受力状况与围岩地质状况之间的必然联系,并表明可以通过埋设测试元件来了解围岩的地质状况,合理设计隧道的支护措施。

高速列车进入隧道产生的微气压波实验研究

高速列车在进出隧道时,会形成压缩波和微压波,引起车厢内压力变化并在隧道出口形成噪声,对乘客及环境造成影响。笔者利用高速列车模型实验系统,对列车进入隧道所形成的压缩波、微压波进行了测试分析,对不同长度喇叭型缓冲结构削减微压波效果进行了比较,得到了有关微压波产生、传播以及缓冲结构缓解微压波效果的规律。

缓冲结构对列车突入隧道时的瞬变压力的影响

列车突入隧道时 ,会产生一系列气动效应。引起车厢内部压力变化 ,降低列车乘坐的舒适度。同时 ,还会在隧道出口形成噪声污染 ,在隧道口修筑缓冲结构是解决这一问题的有效措施。本文通过实验 ,对瞬变压力以及压力变化率与列车车速之间的关系进行了研究 ,并对缓冲结构的长度与降低瞬变压力的效果进行了分析比较 ,确定了相对最优的缓冲结构长度。

高速列车进出隧道空气动力学特征模型实验分析

高速列车在进出隧道时,会产生一系列气动效应,以致于在隧道周围形成噪声污染,降低列车乘坐的舒适度。模型实验是研究和解决这些问题的有效方法。在建立高速列车模型实验相似准则的基础上,利用压缩空气式高速列车模型发射系统对高速列车进入隧道过程进行了模型实验,对测试结果进行了分析,得出压缩波产生、传播的一些规律,并将测试结果与现场实测数据进行比较,验证了模型实验结果的可用性和相似准则的正确性。

隧道阻塞比对列车进入隧道产生的气动效应的影响

高速列车在进出隧道时,会形成压缩波和微压波,引起车厢内压力变化并在隧道出口形成噪声,对乘客及环境造成影响。隧道阻塞比对气动效应的产生有非常重要的影响。利用高速列车模型实验系统,对列车进入隧道所形成的压缩波、微压波进行了测试分析,验证了压缩波的隧道阻塞比影响系数值,初步确定了阻塞比与微压波压力的理论关系,依据实验结果,确定了微压波的阻塞比影响系数的范围。

高速列车进出隧道空气动力学研究的新进展

综述国外关于高速列车进出隧道时产生的压力波、压力波变化剃度、形成机理、计算方法、实验方法方面的研究成果以及减少压力波的解决方案,如选取较大的隧道断面,减低阻塞比、修建缓解压力波的附属构筑物等。但对该问题的研究,还存在理论分析不完善、实际造价昂贵等问题。为深入研究上述问题,建立了高速列车空气动力学分析系统。通过对数值模拟与初期实验结果比较,两者能较好地吻合,表明该实验系统运行正常,能够满足对高速列车实验研究的需要。

隧道中部存在车站时列车会车气动效应数值分析

采用数值分析方法中的动网格技术,对隧道中部存在车站的情况下,列车通过隧道时的压力波动过程进行了三维模拟。计算结果的分析表明:三维数值分析得到的波动曲线可以反映隧道内压缩波和膨胀波产生、传播规律;车站两侧的喇叭形过渡段降低了车站内压力变化的梯度,但是对于降低压力峰值的效果不明显;在车站中部会车过程中,不会对站内造成较大的正压、负压区。

高速铁路隧道缓冲结构气动载荷与结构应力特性分析

高速列车通过隧道时,会引起车隧气动效应.在隧道洞口设置缓冲结构是简便有效的应对措施之一.而缓冲结构一般设置在隧道洞口,列车通过隧道产生气动载荷对该结构的影响也不容忽视.本文采用数值方法,利用Ansys软件的workbench模拟平台,对列车通过隧道产生的气动载荷作用在顶部单开口缓冲结构上的压应力变化进行模拟.研究结果表明:气动载荷所引起的结构附加应力作用明显.当行车速度为350 km/h时,附加应力可以达到80 kPa,而缓冲结构开口周围成为气动载荷附加应力集中区.对于双线隧道,近车壁面与远车壁面的附加压应力规律一致,但近车侧应力值要大于远车侧.与压力波在隧道内的传播特性类似,气动载荷所引起的附加压应力具有往复传播特征.另外,对顶部缓冲结构开口附近出现附加应力集中的原因进行了分析,确定缓冲结构形式是引起应力集中的决定因素.以上结论对隧道洞口缓冲结构的设计及安全巡查具有一定的指导意义.

横通道设置对车隧气动多波峰的影响

为了研究横通道设置对压力波传播特性的影响,基于列车进入隧道所产生的压缩波在隧道与横通道交叉点的传播、反射理论,采用三维数值方法对设置横通道情况下的压力波传播特性进行了分析,对横通道设置不同位置时缓解微气压波的效果进行了比较.研究表明:首波压力梯度在列车进入隧道较短范围内(10 m)即达到峰值,横通道距隧道洞口距离增大,会使列车经过横通道所产生的2次波压力梯度峰值减弱,横通道距洞口距离由20 m调整为50 m,可使2次波峰值降低50%.

降低气动效应综合措施的实验研究

中国正在大力发展城际高速铁路运输,而在线路中有隧道时,列车进出隧道所产生的微压波问题已经成为限制高速铁路安全、环保、健康发展的障碍。大量研究表明:隧道出口的微压波强度与压缩波的压力梯度成正比,可以通过分析压缩波的压力梯度变化来评价降低微压波的效果。采用模型试验方法,对缓冲设施、减压竖井降低压缩波峰值和压力梯度峰值的效果进行了测试分析。实验结果表明:减压竖井降低首波压力峰值、压力梯度峰值效果明显;洞口缓冲设施降低首波压力峰值的效果不明显,降低压力梯度峰值效果明显,并且降低压力梯度的效果与速度相关。

节理岩体的块体出现概率及其连通率分析

本文通过对节理岩体中，结构面尺寸以及间距大小的分析，得到了分析块体的出现概率及连通率的方法。

高速列车模型实验系统及其测试结果分析

高速列车在进出隧道时 ,会产生一系列气动效应。模型实验是研究这一问题的有效方法。西南交通大学土木学院借鉴国内外的经验 ,研制建立了高速列车模型实验系统。本文对该实验系统进行了介绍 ,并对测试结果进行了分析 ,得出了高速列车在进入隧道过程中 ,压缩波产生、变化的一些规律。

间缝式开口隧道缓冲结构气动特性分析

采用通用CFD工程分析软件,对高速列车突入有间缝式开口缓冲结构的隧道的空气动力学特性进行三维数值模拟。分析间缝式单、双开口缓冲结构的最优结构形式,采用模型试验和现场测试方法,对数值分析结果进行比较验证。研究结果显示:与常规既有的缓冲结构相比,间缝式开口缓冲结构对压力梯度的降低效率更高,经济性更好。从控制隧道出口微气压波的需要,提出应综合考虑单位米长降低率与总降低率,来选择缓冲结构的形式及参数。

考虑节理尺寸的随机块体可靠度及其出现概率分析

本文从岩体内节理面的间距分布参数出发， 对不同大小块体的出现概率进行了分析。在分析块体的可靠度时考虑了结构面的产状、粘结系数、摩擦系数、岩体的容重等多个随机因素。并对分析过程编制成通用程序， 可以分析具体的工程设施在开挖面内不同尺寸块体的出现概率及其失效概率， 以便作为支护设计提供科学依据。

节理岩体的块体尺寸特征分析及其可靠度评价

通过对块体形成机制的讨论，根据岩体内节理面间距分布的随机性，分析了不同尺寸块体的出现概率。在计算块体的可靠度时，考虑了结构面的产状，粘结系数，摩擦系数等多个随机因素的影响。