运营地铁盾构隧道基底沉降的影响因素分析

隧道基底沉降不仅影响地铁列车的正常运行和乘客的舒适性,严重时会造成隧道结构病害,目前的研究主要集中在长期沉降预测和单因素影响分析,非常有必要开展隧道基底沉降的多影响因素分析。以郑州地铁1号线某盾构隧道区间为工程实例,构建三维有限元数值模型,采用人工激振力模拟地铁列车竖向荷载,提取数值模拟结果的动应力和静偏应力数据,引入循环荷载作用下累积塑性应变计算公式,采用分层总和法计算得到隧道基底沉降,研究了隧道周围土层性质、道床脱空深度和地铁列车运行速度等因素对隧道基底沉降的影响,研究结果表明:数值模拟的隧道基底沉降和发展规律与现场实测结果具有较高的吻合度,验证了有限元模拟的准确性;隧道基底沉降随着周围土层砂粒含量的提高而减小;道床脱空尺寸会加剧隧道和道床板中应力集中和振动放大现象,增大隧道下卧土层的动偏应力和基底沉降;提高车速会增大基底沉降的横向影响范围;采用正交试验法、极差分析法和方差分析法得到了隧道沉降对各因素的敏感性,从大到小依次为:土层性质、车速和道床脱空,其中,土层性质为高度显著水平、车速为显著水平。研究成果对运营地铁盾构隧道的变形监测、安全评估和加固处理具有一定的参考价值。

地铁连续刚构桥上无砟轨道无缝线路纵向力分析

【目的】为研究地铁连续刚构桥上无砟轨道无缝线路纵向受力与变形规律,对地铁连续刚构桥上无砟轨道无缝线路设计改进、运营养护维修提供理论指导。【方法】根据梁-板-轨相互作用原理,建立地铁连续刚构桥上整体道床式无砟轨道无缝线路空间耦合模型,计算伸缩、挠曲、制动、断轨工况下轨道结构和桥梁纵向力及位移,并对轨道结构静力特性进行对比分析,为地铁连续刚构桥上无缝线路轨道结构设计提供参考。【结果】结果表明:双线列车荷载中点与中部梁端处重合时为列车垂向荷载最不利工况,此时钢轨纵向力与钢轨、桥梁纵向位移均为最大,均出现在中部梁端附近,数值分别为70.3 kN与0.6,0.8 mm;双线制动荷载列车尾部位于两侧梁端时为列车制动荷载最不利工况,此时钢轨纵向力与钢轨、桥梁纵向位移均为最大,数值分别为107.8 kN与1.6,1.7 mm。【结论】伸缩力作用下各个端部桥缝处为薄弱部位,在平时养护中应特别注意梁端部桥缝处轨道结构,防止因伸缩力过大而产生断轨;钢轨发生断轨时,在断缝处纵向力、纵向位移均发生突变,严重影响线路行车安全。

地铁矩形隧道减振垫整体道床参数仿真研究

为进一步减小地铁车辆运行产生的环境振动影响,提出一种新型矩形隧道减振方案,该方案在减振垫浮置板的基础上,将减振垫的位置下移至隧道衬砌管片与整体道床之间,增大减振垫的簧上质量,从而提高减振效果。文章结合圆形隧道实测数据,建立并校核圆形隧道普通道床有限元模型,再将隧道截面形式更改为矩形作为矩形隧道普通道床有限元模型,通过改变减振垫的厚度、弹性模量以及密度改变减振垫整体道床的减振效果,最后进行参数优化设计。研究表明:①减振垫整体道床相对于既有轨道减振产品具备更好的减振效果,且安全性指标距离标准限值均有较大余量;②减振效果与减振垫厚度成正比,与减振垫的弹性模量成反比,与减振垫的密度关系较小。

地铁盾构隧道整体道床早期离缝病害成因分析

文章建立了地铁盾构隧道内整体道床有限元模型,通过施加等效降温荷载,分析了盾构隧道内整体道床离缝病害的成因,结果显示,整体道床和盾构管片受到的应力水平与混凝土早期收缩程度和龄期增长基本呈正相关;混凝土收缩应力作用下,道床与盾构管片黏结界面端部易产生界面损伤,甚至产生离缝病害,道床早期界面损伤以拉伸和剪切复合破坏模式为主,等效降温荷载达到2℃时就会产生层间损伤;建议开展道床混凝土收缩荷载取值研究,优化盾构隧道整体道床结构形式。

地铁车辆段有砟道床曲线整正技术研究

基于工程实例,提出一种基于最小方差原理的拨道量优化算法,以更有效地控制曲线正矢。研究道砟捣固作业对线路稳定状态的影响,总结提出道砟捣固质量控制措施。从传统简易拨道算法和拨道量优化算法在现场实际施工中的应用来看,传统拨道算法对轨向不平顺的控制不稳定,受人为计算因素影响大,计算次数多;而拨道量优化算法基本只需要一次计算就能达到较为理想的效果。采取合理的捣固质量控制措施有助于保持轨道短期稳定,延长平面曲线劣化周期,轨道状态的长期劣化趋势也优于普通拨道捣固作业。

扣件失效对地铁整体道床动力性能的影响

为研究扣件失效对地铁整体道床轨道及车体振动性能的影响,基于结构动力学理论建立地铁列车-整体道床(隧道衬砌)耦合分析模型,采用弹簧阻尼模拟土体,采用模态分析和Newmark法求解动力响应,研究列车速度、扣件失效数量和轨道不平顺对地铁车轨振动的影响。研究结果表明:扣件失效会加剧系统振动响应,对车体加速度影响较显著,但对钢轨位移和轮轨接触力的影响相对较小;列车速度对钢轨位移和邻近扣件反力的影响较小,对车体加速度和衬砌加速度影响显著;随着失效扣件数量增加,车体竖向加速度等系统动力响应增幅明显;在考虑轨道不平顺的情况下,扣件失效会加大钢轨加速度和衬砌加速度的振级,而车体竖向加速度可作为确定失效扣件位置的敏感指标;扣件失效会增大邻近扣件的受力,造成二次失效,影响乘客舒适性和周围环境振动,需要及时检修,保障地铁正常运行。

阻尼谐振器对地铁线路道床板低频振动的影响

介绍了一种在地铁线路道床板上安装阻尼谐振器以降低低频振动的方法。建立了道床系统有限元模型,分析道床板上安装阻尼谐振器的减振特性。在相同轨道条件下,对普通道床和安装阻尼谐振器的道床进行了锤击和在线振动测试,对比分析其频率响应函数。结果表明,在正常的地铁轨道条件下,与无阻尼谐振器道床相比,安装阻尼谐振器的道床板的低频振动可降低10 dB以上。

某运营地铁区间浮置板道床隆起原因分析及整治措施

某已运营近2年的地铁区间浮置板道床出现隆起、下沉情况,针对该类型道床隆起原因及处理方法进行了分析,确认浮置板道床基层与仰拱填充层之间存在空腔,地下水在空腔中形成压力,导致道床发生隆起。为了防止道床面继续发生隆起,采取了钻孔放水降压、注浆填充空腔、将道床及衬砌与基岩锚拉等措施对浮置板道床进行综合治理,达到了预期治理目的。

周期性结构复合材料减振性状与工程应用前景

土木工程结构的传统减振控制技术通过降低材料的刚度和增加阻尼的方法,所用材料多为橡胶类产品,橡胶产品因使用寿命的限制,又不便更换,其后续减振效果显著下降。基于周期性结构复合材料的振动传播特性,通过室内试验验证了周期性结构复合材料的带隙特征,通过建立的地铁周期性结构复合道床理论模型进行计算,验证了一种新型周期性结构高分子混凝土道床的减振效果。这为工程结构的长效减振与应用提供了新的技术途径。

运营地铁盾构隧道结构振动响应实测分析

以上海轨道交通八号线运营地铁盾构隧道为科研监测对象,选取目前上海广泛采用的3种典型通、错缝拼装盾构隧道,有、无铺设钢弹簧浮置板的单圆盾构隧道和双圆盾构隧道,分别对隧道内道床和标准块的振动响应进行对比分析。结果表明,采用整体道床,不考虑上、下行列车交汇叠加振动影响的情况下,相同测点处竖向振动峰值加速度,双圆盾构隧道小于单圆盾构隧道,双圆盾构隧道内标准块的振动响应时间小于单圆盾构隧道;双圆盾构隧道内上、下行列车交汇时叠加振动将加大结构的振动强度,同时延长结构的振动响应时间;单圆盾构隧道内,钢弹簧浮置板道床具有显著的隔振效果,相比其他两种形式盾构隧道,可大幅减小结构的振动响应;3个区间隧道内,道床和标准块的竖向振动加速度频谱介于0~150 Hz,峰值加速度所处频段基本相同,介于35~70 Hz,加速度振级分别介于95~123 dB和82~94 dB,道床的竖向振动峰值加速度大于标准块的竖向振动峰值加速度。

隧道内整体道床拨接地段轨道研究设计

详细叙述整体道床拨接的技术难点和施工措施,介绍上海地铁1号线上海南站改造工程在国内首次实现了在不中断地铁运营的情况下整体道床拨接的情况。

黏弹阻尼道床阻尼厚度对隧道及地表振动衰减特性的模拟研究

为探究黏弹阻尼道床阻尼厚度对隧道及地表振动衰减特性的影响,为工程设计提供理论支持。利用ANSYS建立土体-隧道-道床平面有限元模型,分析在5～25 Hz频率荷载的作用下,整体道床和黏弹阻尼道床在隧道结构中的振动响应,并分析这两种道床下地表距离隧道中心线不同距离的振动加速度的衰减特性。结果表明:荷载频率小于10 Hz时,在地表距离隧道中心25 m左右,振动有明显的放大区域;荷载频率为10～20 Hz,振动加速度随道床阻尼层厚度降低,阻尼层越厚振动衰减越明显;随着黏弹阻尼道床阻尼层厚度增加,隧道衬砌底部振动加速度有效值依次降低,隧道壁竖直方向振动衰减更加明显,阻尼层每增加2 mm,振级降低1～4 d B。

不同道床对地铁车内噪声影响特性分析

通过对中国某城市地铁1号线司机室内噪声测试分析,得到地铁经过普通道床、含橡胶浮置板道床、含钢弹簧浮置板道床和高架承轨台道床时,车内的噪声时域和频域的声压级特性。结果表明,地铁通过四种不同类型道床时,车内噪声声压级出现了绕75 d B^80 d B上下波动的特性,产生的车内噪声主要集中在125 Hz^800 Hz的中低频段内。经过普通道床所产生的噪声声压级为四种道床中最低,经过钢弹簧浮置板道床同橡胶浮置板道床所产生的噪声声压级大小相当,波动幅值交替变化,经过高架承轨台道床产生的噪声呈大锯齿式的波动特征。

地铁线路扣件刚度对钢轨振动与波磨的影响

为探明整体道床轨道区段波磨发生机理及其对轮轨系统参数的影响规律,建立轮对和整体道床轨道三维有限元模型,分析轮轨共振模态与整体道床钢轨振动特性,探讨钢轨扣件刚度和轮对振动模态对整体道床区段钢轨波磨的影响规律。结果表明:钢轨扣件刚度主要影响钢轨起跳共振频率,而对钢轨pinned-pinned共振频率影响甚微;较低的扣件刚度将激发钢轨较大的振动,在特定频段上过大的钢轨振动会导致对应波长波磨的加剧,进而加速波磨的发展;钢轨在358 Hz下的横向弯曲变形是地铁整体道床区段线路产生特征波长为40 mm波磨的主要原因,故可采取减振措施抑制轮轨系统在358 Hz处的横向振动响应,从而抑制波磨的产生和发展。

西安地铁区间隧道通过地裂缝带的方案探讨

根据西安地裂缝变化运动特点,提出西安地铁区间隧道通过地裂缝带的结构、防水、道床及线路设计的初步方案。

上海地铁2号线东延伸接拨段轨道设计研究

研究目的:上海地铁2号线既有线和2号线东延伸在龙阳路与张江高科区间的高架梁上完成拨接,为国内首次在高架梁上整体道床的拨移工程,具有很大的技术难度。本文结合该项目的成功实施,阐述整体道床拨移工程的设计思路及施工方案,对类似工程具有借鉴意义。研究结论:针对该工程封锁时间短、精度要求高、首次实施等特点,比选多种设计方案。3号梁采用了在既有轨枕间浇注承轨台方案,4～7号梁道床采用在梁场预制纵向短枕承轨台的方案,无缝线路采用现场焊接方案,并成功实施拨移工程。该工程对整体道床改造、维修方法的探索,对城市轨道交通延伸线路与既有线的轨道拨接具有重要的参考意义。

既有地铁线道岔区整体道床病害整治探讨

针对既有地铁线道岔区整体道床出现的翻浆冒泥病害,对其形成原因进行了分析,通过采用EAA高渗透亲水性环氧砂浆材料作为灌浆料进行注浆加固,严格控制注浆工艺过程,对岔区道床翻浆冒泥病害进行处理,取得了良好效果。

带有上盖物业的地铁车辆基地试车线不同轨道结构对邻近建筑物振动影响分析

对带有上盖物业的地铁车辆基地试车线采用不同轨道结构的情况下,列车通过时所引起的振动对邻近建筑物的影响进行有限元仿真分析。结果表明,与普通碎石道床相比,所提出的浮置板结构碎石道床,能够明显降低试车线对邻近建筑物的振动影响。因此地铁车辆基地上盖物业开发时,在开发初期,须分析列车运行对开发项目的振动噪声影响,并在轨道结构中采取相应的减振措施以减少影响。

混凝土短轨枕式整体道床施工工艺及其改进

通过对混凝土短轨枕式整体道床的施工方法总结,改进了混凝土灌注过程中存在的不足之处,设计出一种一次性浇注混凝土道床、不设边模板、一次性钢轨铺设的施工工艺。该工艺在保证较高工程质量和施工安全的情况下,能有效地降低作业人员劳动强度,较大幅度地提高施工进度;同时在复杂环境中具有更广的适用性。

基于LabVIEW的地铁列车牵引制动模拟试验台设计

为了满足课堂教学和简单实验的需要,基于LabVIEW软件实现了地铁列车牵引制动模拟试验台的设计和搭建。试验台由计算机和模拟装置组成,其控制程序的开发通过LabVIEW软件编程实现。传感器信号由数据采集卡的输入端采集后输入计算机,经过分析计算得到控制指令,由串口和数据采集卡的输出端发送到执行机构。三相交流电机接收到变频器的控制指令后调整转速模拟牵引过程;直流电动推杆接收到程控电源的控制指令后模拟制动过程。试验台的实时运行状态由传感器采集后回传计算机,实现了试验台的闭环控制和状态监测。通过友好的人机交互界面和计算机的自动控制,实现了对地铁列车运行时的起动加速工况、惰行工况和制动工况的模拟。实践证明,模拟试验台运行稳定流畅,实现了数值仿真和实物模拟相结合的效果。