路堤-桥梁过渡段车辆气动力风洞试验研究

为了探究路堤-桥梁过渡段处车辆的气动力,建立1:50的大比例尺路堤-桥梁过渡段和车辆试验模型,在桥梁和路堤段分别布置两种风屏障,并在车辆模型表面布置多个测压点,以研究不同防风措施下处于不同风向角的路桥过渡段车辆气动力。试验结果表明:与无防风措施相比,布置桥梁风屏障后最不利风向角会从-15°变为0°,此风向下过渡段处车辆的三分力最大;再进一步布置路堤风屏障后最不利风向角不变,但大幅度减小了0°风向角下车辆的侧力系数和力矩系数;布置路堤风屏障能有效减小车辆所受三分力;不同风向角下改变陆地风屏障参数产生的影响不同,针对路堤-桥梁过渡段布置防风措施时,应充分考虑其来流方向,以达到最优效果。

不同防风设施过渡段接触网风场特性分析

研究目的:大风经不同防风设施过渡段后形成涡流区,在接触网及承力索附近形成大风增速区,加大接触网的风偏和振动,对接触网的安全性、稳定性及抗疲劳性产生更大影响。为研究不同防风设施过渡段接触网处的风场特性,根据兰新高铁明洞与路基挡风墙防风过渡段的典型结构,基于数值计算及风洞试验,对列车在隧道、明洞、挡风屏和挡风墙等不同防风设施运行时的接触网处风场特性进行研究。研究结论:(1)不同线路结构风速变化规律基本一致,来流风速经过车身绕流作用,风速先急剧增大,随着列车逐渐远离监测点,风速减小并最后趋于稳定;(2)防风设施过渡段承力索处风速较接触线处大;(3)不同防风设施过渡段隧道口及隧道与路基挡风墙过渡段风速峰值较大,运行时应给予重点关注,建议采用弹性定位器等措施,改善弓网的运行状态;(4)本研究成果可为防风设施过渡段的接触网设计提供依据。

上软下硬复合地层基于衬砌结构弯矩最小化的隧道横断面优化设计

[目的]为有效防止隧道衬砌破损及渗漏水,对上软下硬复合地层隧道横断面进行衬砌结构弯矩最小化设计研究。[方法]根据复合地层隧道围岩压力特点及合理假设,提出软土-硬土及土-岩两类复合地层隧道衬砌结构荷载作用模式。基于最理想的零弯矩复合地层隧道优化思路,建立隧道横断面半结构力学模型,计算得出零弯矩隧道横断面合理轴线方程,以及复合地层分界线处及隧道横断面水平中线处直径解析表达式。简述了复合地层隧道横断面弯矩最小化设计流程。[结果及结论]软土-硬土隧道零弯矩横断面合理轴线呈梨形,土-岩隧道零弯矩横断面合理轴线呈类马蹄形;实际工程可基于隧道横断面合理轴线方程,通过综合评估和加权平均法来确定隧道横断面设计所需关键参数,从而设计出新型上软下硬地层隧道横断面,以期最大限度减少复合地层隧道横向变形。

不同加固方式下的软硬过渡段隧道基底受列车动载影响规律

在高速铁路列车动载作用下,隧道穿越软硬岩过渡段时易使隧道结构发生损害,而对于此类工程的动力研究及相关减隔振措施还鲜有涉及。鉴于此,依托广湛铁路相思山隧道工程实例,采用数值计算方法,对比分析无加固以及不同桩板结构加固下隧道穿越软硬岩过渡段时结构的动力响应特性。研究结果表明:在列车荷载作用下,位于交界面软岩侧隧道结构的加速度、动位移和动应力响应与硬岩侧隧道结构的动力响应差异很大,导致隧道交界面附近过渡效果较差,不利于结构的稳定。经三种不同桩板结构加固后,软岩段的隧道结构的动力响应有所减小,且与硬岩段隧道结构的动力响应更接近,过渡效果十分显著。在对比之下,桩板结构1(即承载板+托板+钻孔桩)的减振作用与过渡效果最佳。

三模式掘进机全断面岩层段TBM模式施工技术研究

为研究三模式掘进机使用TBM模式在全断面岩层中的施工技术,以广州地铁7号线二期萝岗站—水西站盾构区间工程为研究背景,分别从出渣方式、掘进参数控制、刀具管理和稳定器应用4个方面对三模式掘进机TBM模式施工技术进行总结。结果表明:1)本工程中三模式掘进机使用镶齿滚刀施工,相对光面滚刀的消耗更少,刀盘转矩更低;2)三模式掘进机TBM模式采用泥浆循环和螺旋输送机双通道出渣,可显著降低泥浆管堵塞的概率,提高出渣效率;3)三模式掘进机在前盾、中盾安装稳定器和撑靴,可保证全断面硬岩地层中掘进盾体不发生滚动,同时增强盾体稳定性;4)在全断面岩层中采用三模式掘进机TBM模式开挖隧道,刀盘转速为3.0 r/min,总推力约15000 k N,转矩可控制在1300 k N·m,推进速度为8~12 mm/min。

城市轨道交通地下区间照明参数化设计方案探讨

讨论城市轨道交通地下区间照明的参数化设计方案,提出通过将地下区间照明的输入资料、设计方案进行参数化。提出城轨地下区间照明的输入资料参数化的思路,讨论区间设备间距的计算方法,分析设计方案的具体参数化计算方法、计算步骤以及能够输出的结果,并研究在输入条件发生不同变化时的快速修改方法。参数化的区间照明设计能够结合输入资料、设计原则快速输出设计成果,实现设计结果的快速校验、统计和修改工作。

基于热力耦合的桥隧过渡段无砟轨道温度效应分析

为研究高温环境下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道的温度分布和受力与变形特征,基于赣深高速铁路桥隧过渡段无砟轨道温度测试,提出无砟轨道纵向温度分布荷载模式,建立桥隧过渡段无砟轨道热力耦合模型,通过实测数据验证了模型有效性。在此基础上,分析过渡段无砟轨道的温度场分布及其内部力与位移传递规律。结果表明:高温环境下,从隧道外到隧道内,无砟轨道温度变化幅值不断减小,在距隧道口超过44 m后,温度基本稳定;实测无砟轨道表面温度沿纵向变化幅值为27.12℃,在14:00达到纵向最大温度变化率5.17℃/m;采用分段函数对桥隧过渡段纵向温度分布进行拟合,在无砟轨道纵向温度变化率最大区段,轨道板纵向应力达到1.41 MPa,轨道最大垂向位移1.50 mm。

综合管廊与轨道交通协同设计优化

以北京地铁3号线(一期)综合管廊为例,探讨轨道交通与综合管廊协同设计的优势与问题。首先按照集约适度的设计理念,通过合理调整舱室布局、优化管线安装检修空间和检修通道的方式进行优化标准断面设计;然后通过对综合管廊通风间距及逃生口的创新设计,减少通风井及地面逃生口数量;最后利用施工竖井整合通风口、吊装口、逃生口、出入口等地面构筑物,减少对城市景观的影响。研究表明:通过优化舱室布局、管线安装及检修空间,管廊断面面积得到有效缩减;通过对通风间距、逃生口的设计优化以及对地面构筑物的整合,减少了对城市景观的不利影响,为综合管廊与轨道交通协同设计提供参考。

可可盖煤矿斜井过渡段TBM穿层施工技术

针对敞开式全断面硬岩隧道掘进机(TBM)在过渡段掘进过程中易偏离目标轴线,围岩可能存在不均匀位移,掘进风险大的问题,本文依托陕西延长石油矿业有限责任公司可可盖煤矿主斜井穿层段工程实况,通过提出TBM纠偏调控策略、掘进参数控制原则和配套的“锚网索喷+钢拱架+超前预注浆”的联合支护方法,确保TBM不偏离目标轴线,降低了TBM的不均匀位移,保证了掘进质量,对类似工况的工程施工具有借鉴意义。

考虑驾驶员心生理参数的桥隧过渡段安全间距研究

由于高速公路桥隧比例大、道路线形复杂,给驾驶员行车带来了安全隐患,为了提高桥隧路段行车安全性和驾驶舒适性,以速度一致性、小波理论为基础,通过实车试验采集与分析驾驶员的心生理反应参数、速度等数据,得到了心率增长率与速度、照度的变化规律。结果表明,桥梁和隧道车速特性存在明显差异,在桥梁段速度差最大为7.8 km/h;在隧道路段,速度差最大为26.3 km/h,速度协调性差;并通过分析距离与照度、速度、心率增长率的关系提出了桥隧过渡段的最小安全间距的计算方法,为高速公路桥隧路段路线设计和交通安全管理提供了理论参考。

湿陷性黄土地区轨道交通桥隧过渡段处理措施研究

在湿陷性黄土地层中建设轨道交通工程在国内已有大量研究成果及工程案例,但轨道交通桥隧过渡段穿越大厚度湿陷性地层目前暂无工程经验可以借鉴。文章以西安北至机场城际轨道交通项目空港新城—机场(T5)区间桥隧过渡段工程实例为背景,对穿越大厚度湿陷性黄土的轨道交通桥隧过渡段的地基及结构处理开展方案研究,提出安全、可靠、经济的设计方案及处理措施,可为类似工程提供一定的参考和借鉴。

基于Revit的城市轨道交通盾构区间参数化建模系统研究

Revit作为城市轨道交通车站建模的主流软件,由于缺少线性定位功能,无法实现盾构区间建模,因此导致车站和区间需要采用不同软件进行建模,在装配时需要进行格式转换从而导致数据缺失。研究基于线性定位系统的城市轨道交通盾构区间BIM建模方法,通过Revit API和SQLite外部数据库相结合,构建线性定位系统,可以为盾构区间全专业的构件提供精确的空间定位,在此基础上对多专业数据集成、构件库建立、算法及程序等方面进行研究,并开发了一整套盾构区间全构件精确建模系统,能够有效提高线性工程的BIM建模效率和质量,达到图模一致的效果。

城市轨道交通防淹门设置原则及选型建议

轨道交通隧道工程下穿河道或湖泊等水域时,相关规范仅明确必要情况下应设置防淹门,未规定具体情况下的指标。为规范国内关于防淹门的设置原则和标准,论文通过进一步解读规范,并结合国内现有轨道交通案例进行调研,分析各地不同河道深度、宽度、过水断面,工程造价、行车安全、灾害防控等工况下防淹门设置的基本原则和做法,对防淹门的选型要点进行总结。

高速公路路隧过渡段施工阶段不均匀沉降关键影响因素分析

高速公路路隧过渡段容易产生过大不均匀沉降,从而给行车安全带来不利影响,为了探明高速公路路隧过渡段不均匀沉降的影响关键因素,建立路基-土体-隧道一体化有限元模型,分析搭板、路基材料、路面铺装层厚度等参数对路隧过渡段不均匀沉降的影响规律。

堰型对溢洪洞进口段设计影响的研究

西南地区某水库扩建工程泄水建筑物采用无压溢洪洞型式,控制段采用开敞式溢流堰,泄槽采用圆拱直墙型无压隧洞,消能防冲设施采用挑流消能。泄水建筑物轴线位于大坝右岸山体,岸坡坡角42°~60°,控制段主要受地形、地质和泄流条件限制。本次通过对堰流水面线分析,采用HEC-RAS建立数学模型,针对不同堰型进行泄流能力、堰后收缩断面水深等研究,选择了合理的堰型和溢洪洞进口段布置,满足堰后泄槽水流衔接、泄洪等要求,可为后续类似工程设计提供借鉴。

列车速度受限区间的接触网悬挂及隧道断面技术方案

市域快轨交通线路下穿中心城区时,因车站密度较大会导致列车运行速度受限,进而影响区间接触网悬挂及隧道断面的技术方案。成都轨道交通13号线一期工程地下段列车限速100 km/h,在接触网悬挂方式及空气动力效应研究的基础上,通过对隧道工程、盾构机购置和接触网工程进行综合经济技术比较,确定采用140 km/h盾构隧道断面和刚性悬挂、柔性悬挂兼容方案。该方案与采用100 km/h盾构隧道断面和刚性悬挂方案相比,在投资上处于同一水平,在技术上较有优势。该方案管片外径为8300 mm,在盾构施工和预制管片等方面可与在建的成都轨道交通17、18号线统筹兼顾。该方案目前已纳入成都轨道交通13号线一期工程初步设计,用于指导工程实施。

深埋式桩板结构桥隧过渡段动力特性研究

结合上海—昆明高速铁路某深埋式桩板结构桥隧过渡段动力响应现场试验,建立车辆-轨道-路基耦合振动数值模型,研究深埋式桩板结构路基动力特性,评价其用作桥隧过渡段的过渡性能。研究结果表明:6种测试车型引起过渡区测点振动加速度最大值为3.77 m/s2,测点最大振动加速度随车速增大而增大,最大振动位移与车速没有明显相关性;隧道与桥台测试断面的功率谱密度平均值比过渡段路基的更大,过渡段路基动力响应振动水平比桥台与隧道的更弱;过渡区最大钢轨挠度变化率约为0.149 mm/m,小于控制值0.300 mm/m,表明过渡区轨道结构动力性能良好;行车荷载作用下,桩长越长,桩顶动位移越小,桩板结构的变桩长设计有利于过渡区刚度的平顺过渡。

桥隧过渡段铁路Ⅰ型无砟轨道纵向温度场的试验研究

通过对我国中部山区复杂地形地质条件下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道钢轨和道床板纵向温度分布的连续观测,得到桥隧过渡段钢轨和道床板的纵向温度分布规律,并提出适用于春季的桥隧过渡段钢轨和道床板纵向温度梯度荷载模式.结果表明:从隧道外到隧道内,钢轨温度变化幅值不断减小,隧道内75 m处的钢轨温度峰值出现时刻比隧道外22 m处的滞后4 h;钢轨纵向温度随隧道径深增加变化最大的位置位于0~8 m区间,隧道深75 m以后,钢轨的温度变化幅度明显变小,基本稳定在0.2℃;道床板纵向温度随隧道径深增加变化最大的位置位于0~8 m区间,隧道深25 m以后,道床板的温度变化幅度明显变小,基本稳定在1.7℃;一天中钢轨和道床板温度沿纵向变化幅度最大的时刻出现在14:00~16:00;纵向温度梯度模式可分为钢轨和道床板两类,钢轨和道床板纵向温度梯度均可采用分段函数进行拟合.

大跨度山区桥梁风特性数值模拟及试验研究

以在建的贵州瓮马铁路北延伸线工程湘江特大桥为例,研究山区峡谷复杂地形下桥位处的风特性并指导桥梁抗风设计。采用逆向工程软件Imageware,使用曲面拟合的方式将高程数据转换成桥位附近直径8 km的地形曲面用于数值模拟和风洞试验分析。为解决模型边界的“人为峭壁”问题,通过采用改进的边界过渡段来减小地形模型中“人为峭壁”对山区桥位处风特性的影响。基于CFD数值模拟,通过改变速度入口边界位置来实现8种不同来流风偏角,研究桥轴线方向和风剖面监测点位置处的风特性。对有过渡段和无过渡段的地形模型开展风洞试验,研究横桥向风速、风剖面、风攻角以及桥梁总长1/4跨、1/2跨、3/4跨风剖面等风特性参数。研究结果表明:1)根据抗风规范确定的主梁设计基准风速较CFD方法确定的结果偏小;2)主梁高度处横桥向风速与来流入口基本风速相比,数值模拟和模型试验结果增幅分别为28%和10%;3)采用最优过渡段可使来流风速降低程度较无过渡段时小且风速保持较好;4)无过渡段时,“人工悬崖”会降低主梁高度处的横桥向风速。大跨度山区峡谷桥梁风特性数值模拟及试验研究得到了一些重要参数和变化规律,研究成果可为类似桥梁的设计研究提供一定的指导和参考作用。

地铁浮置板轨道过渡段参数对隧道和土体振动的影响

为研究地铁车辆通过浮置板轨道过渡段时隧道和土体的动力响应规律,提出了时域高效计算的隧道-饱和土体半解析环状层单元,结合车辆-轨道动力学,建立了车辆-浮置板轨道过渡段-隧道-土体系统耦合动力计算方法,研究了浮置板轨道过渡段长度、钢弹簧刚度等参数对隧道振动加速度、土体正应力和孔隙水压力的影响。结果表明,过渡段参数设计需重点关注2个刚度突变位置的动力响应,采用钢弹簧刚度渐变方案时,3个动力响应指标分别降低60%、15%和25%。