高速铁路隧道壁面气动荷载研究现状与趋势分析

高速铁路隧道壁面气动荷载是隧道结构破坏的主要诱因之一,了解并掌握其特征对高速铁路隧道结构设计与安全营运具有重要的理论意义与工程价值。通过论述高速铁路隧道壁面气动荷载特征与现场实车测试、动模型试验以及数值仿真模拟三种研究手段的技术现状与未来发展趋势。总结归纳得出:(1)列车驶入隧道前,壁面气动荷载峰值小、持续时间短;列车在隧道内行驶时,壁面气动荷载表现为正负峰值不等的不规则变化规律;列车车尾驶出隧道后,气动荷载表现为周期性正负峰值交替的衰减规律。(2)三维光纤贴壁线性布置技术利于实现隧道全断面、全长测点布置,且具有重复利用率高,试验费用低、工作量少等优点,可作为现场实车测试过程中数据采集系统的一个重要比选方案,电机控制能进一步提高模型列车运行速度的控制精度,可作为未来动模型试验系统动力控制的优选技术之一。

围岩−支护结构时效性共同作用下运营隧道服役特性

为探究围岩与支护结构共同作用下运营隧道的服役特性,通过虚拟支护力法实现隧道开挖过程的可视化,考虑围岩时变、支护结构劣化及损伤的同时,构建围岩时变−支护结构性能退化共同作用下的力学分析模型。通过与既有研究成果及三维数值仿真结果对比分析,验证本文所提力学模型的正确性,然后探究围岩时变、支护结构劣化和损伤、支护结构厚度等参数影响下围岩−支护结构接触面位移及压力、支护结构服役寿命的变化规律。研究结果表明:围岩−支护结构接触面位移与围岩时变系数、支护结构劣化及损伤系数呈正相关,与支护结构厚度呈负相关;接触面压力与围岩时变系数及支护结构厚度呈正相关,与支护结构劣化及损伤系数呈负相关;支护结构寿命与围岩时变系数、支护结构劣化及损伤系数呈负相关,与支护结构厚度呈正相关;在不同条件下,支护结构服役寿命变化幅度与围岩时变系数变化幅度、支护结构劣化系数变化幅度、损伤系数变化幅度、厚度变化幅度的比值分别为1.3,0.278,0.061和0.787。