中低速磁浮列车双线隧道交会时的气动特性研究

为探明速度140 km/h的中低速磁浮列车在双线隧道内交会时隧道壁面和车体表面压力变化情况,文章采用数值计算方法研究了车/隧不同参数对隧道壁面和车体表面气动性能的影响,并对比了不同编组长度的列车和不同隧道净空面积对列车车内压力的影响。研究结果表明,4车编组的磁浮列车在双线隧道中部交会时,隧道壁面测点的压力变化峰峰值与隧道净空面积的1.379次方成反比,车体表面压力测点的变化峰峰值与隧道净空面积的1.231次方成反比。当隧道净空面积为66.2m^(2)时,在气密性指数为0.5s条件下,8车编组列车在隧道内交会引起车内测点的3s压力变化值相较于4车编组列车增加102.2%,而在气密性指数为8s条件下该比例降低至50.4%。文章的研究结果可为中低速磁浮隧道工程建设提供参考依据。

飞机荷载引起隧道地表沉降数值模拟研究

为研究飞机起飞对隧道施工过程中地表沉降的影响,依托某机场隧道工程实例,利用MIDAS GTS NX软件进行数值模拟,分析了飞机荷载对单线隧道和双线隧道地表沉降的影响规律。研究结果表明,飞机由单线隧道左侧滑行至右侧时,地表沉降最大值由左侧移至中间偏右位置,且最大值不断增大。飞机滑行经过双线隧道工程上方时,地表沉降最大值由先行隧道上方逐渐转移至后行隧道上方;当飞机经过两隧道中间滑行至后行隧道拱肩上方时,地表沉降值最大且超过30 mm。单线隧道和双线隧道的最大沉降均位于拱顶位置处,向周围方向沉降值逐渐减小,因此,在施工过程中,除了应定时进行监测外,需重点关注拱顶处沉降情况,保证施工安全。

地震激励下列车-轨道-隧道-土体相互作用系统动力分析

为研究地震激励下列车-轨道-隧道-土体相互作用系统的动力学行为,建立三维列车-轨道-隧道-土体耦合时变动力学模型,以不同强度的地震波和轨道不平顺为系统激励源,通过实际地震动记录进行规格化处理纵向、横向和垂向地震动波,分析不同土质条件、地震强度下列车-轨道-隧道-土体系统动力响应特征。研究结果表明:地震作用可显著增大隧道内列车动力响应,在不同土质条件下,横向轮轨力的波动较无地震激励时显著增大,波动幅度平均增加92.23%,而垂向轮轨力的波动幅度平均增加7.14%,车体垂向、横向加速度分别增大89.50%和25.93%;在不同地震强度下,轮轨横向力与轮轨垂向力在地震强度为0.40g时达到最大,分别为46.760 1 kN与94.8637 kN,相较于地震强度0.35g时分别增大182.68%与5.35%,脱轨系数相较于地震强度0.35g时增幅达到168.28%;地震下土体振动呈放大效应,土体弹性模量较外部激励对放大系数的影响十分显著,其中,放大系数在土体弹性模量最大时为4.080 4;隧道的存在会隔断土体振动传播,隧道顶部土体加速度较隧道底部土体加速度降低约86%。

不同布置形式平单轴光伏支架颤振性能研究

对1V和2V两类不同布置形式平单轴光伏支架开展缩尺比为1/6的弹性悬挂节段模型测振风洞试验,研究了倾角(-60°~60°)、阻尼水平和光伏组件之间有无间隙对结构颤振性能的影响.结果表明:1V在-30°~30°倾角下发生明显的扭转颤振,2V在±10°、±20°和±30°时发生明显的扭转颤振;对于两类支架,结构颤振临界无量纲风速随倾角绝对值的增大先减小后增大,最大差值超过3.87倍(1V)和2.45倍(2V),且相同工况下,负倾角颤振性能优于正倾角;建议选择0°作为结构大风保护角度;1V和2V结构颤振性能随阻尼比的增大而提升,但和2V相比1V颤振性能提升对于阻尼比更不敏感;光伏组件之间的间隙对结构颤振性能基本无影响.

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。

双线盾构隧道下穿铁路路基施工过程数值模拟

以某地铁项目为工程背景,利用Midas有限元软件模拟了软土场地地铁盾构隧道掘进过程,研究软土地区双线盾构隧道在不同埋深与下穿角度下施工引起的铁路路基变形规律。结果表明,路基沉降分为4个阶段,分别为左线盾构开始施工至施工到路基轴线下的第一阶段,左线盾构施工从路基轴线下到左线贯通的第二阶段,右线盾构开始施工至施工到路基轴线下的第三阶段和右线盾构施工从路基轴线下到右线贯通的第四阶段;埋深越小,盾构施工引起的路基沉降越大;当下穿角度较大时,地层变形和路基变形以弯曲变形为主;随着下穿角度减小,路基扭曲变形逐渐明显,最大沉降量以及不均匀沉降量增大。

软土场地双线盾构地铁隧道施工数值模拟分析

以天津软土场地某双线盾构地铁隧道为研究对象,数值模拟了地铁盾构隧道掘进过程,研究不同计算方法、不同隧道埋深以及不同双线净距对地表沉降的影响。研究结果表明,双线净距越大、隧道埋深越小时,等效圆法所得的地表沉降结果与工程经验相差较大,不适用于双线隧道盾构施工地表沉降预测;叠加法能考虑双线隧道的相互干扰作用,获得地表W形沉降曲线;双线净距较大且隧道埋深较小时,地表沉降呈W形沉降模式,其他情况下均为V形沉降模式,地表沉降最大值随着隧道埋深和双线净距的增大而减小。

时速400 km高速列车通过隧道诱发车体横向振动的气动机制研究

为研究列车以更高速度通过双线隧道时,由于列车和隧道形成的几何空间为非对称空间,列车两侧空气非对称流动,隧道内复杂的压力环境作用至车体两侧和列车尾涡引起的车厢两侧压力变化、列车车体表面压力波动与气动力相互关系和车体振动频谱特征,采用三维非定常可压缩流动N-S方程和IDDES湍流模型,建立时速400 km高速列车1∶1的8节编组空气动力学仿真模型,使用重叠网格技术模拟列车与隧道之间的相对运动方法。研究结果表明:1)隧道内行驶的列车在隧道压力波作用下会使车厢两侧出现压差和侧向力幅值的大范围变化,且变化程度由头车向尾车逐渐增大;2)列车在隧道内运行时的尾流区存在1对反向涡旋;3)尾车明线段涡脱落主频率为2.002 Hz,隧道内运行时,涡脱落频率为3.003 Hz;4)列车在明线或隧道内运行,车体气动侧向力和摇头力矩引起的车体振动频率为2.002 Hz。

单洞双线盾构隧道中隔墙顶部节点形式与力学性能研究

为探究单洞双线盾构隧道中隔墙合适的顶部节点形式及各节点形式的力学性能,总结现有工程中隔墙顶部节点形式,并对各节点形式提出简化模型,采用理论方法对简化模型力学性能进行分析,并利用数值模型验证简化模型的合理性及各节点形式的力学性能与适用范围,得到如下结论:1)螺栓配合角钢或连接件的方式更适合于全预制中隔墙;2)所提出的简化模型具有较好的参考性,可应用于中隔墙顶部节点的初步设计;3)顶部采用连接件可形成协调受力,提高顶部节点受力性能,建议今后单洞双线盾构隧道中隔墙顶部节点采用该形式。此外,竖向铰支座模型受力形式合理,今后工程可基于该模型进行实践探索。

地铁双线盾构隧道施工过程中地表沉降模拟分析

城市地下隧道复杂多变的地层条件、极度敏感的城市基础设施环境,使得城市地下隧道盾构施工过程中面临极大的安全风险。为确保盾构机通过海陆交互相沉积区的施工安全及盾构隧道施工后的安全运行,本文以天津地铁11号线三经路站~六经路站双线隧道盾构区间施工为背景,采用MIDAS-GTS软件对不同施工错距、不同埋深下的地层位移、地表竖向沉降进行对比分析。结果表明:当错距开挖长度大于4.5倍隧道直径时,地表最终沉降值变化较缓,现场施工可在此范围外进行施工;整体地表横向沉降曲线呈现出“窄而深”的形态,施工中要根据沉降变化注意隧道盾构施工时的埋深。

东非地区单线铁路隧道设备选型及交通组织研究

以东非肯尼亚恩贡山单线长隧道施工为依托,对隧道断面尺寸和施工作业空间进行统计分析,对比不同设备选型条件下的施工进度指标和经济指标,确定了单线铁路隧道相对合理的设备选型方案;通过扩大避车洞室,设计洞内交通运输,合理安排工序,实现了单线隧道快速施工。研究结果表明,分析不同设备选型的经济效益、工期影响、效率冗余和技术条件等,合理设计交通组织,是实现单线铁路隧道快速施工的关键。

有砟与无砟轨道系统隧底上拱变形传递规律

在分析不同成因上拱变形隧道力学环境基础上,构建隧底荷载作用下有砟与无砟轨道的隧底上拱变形传递模型,获得这种变形向轨面的传递规律,并建立隧底荷载与变形传递比的函数关系。结果表明:上拱变形在初支底面—填充层表面传递时,幅值减小,波长增大;在道床表面—轨面传递时,幅值和波长均减小;上拱变形在道床内传递时,有砟道床的波长和幅值均减小,无砟道床则波长增大,幅值基本不变;隧底荷载的大小及纵向分布长度变化会使幅值传递曲线整体平移,且荷载大小主要改变波长变化速度,而荷载纵向长度则主要改变初始波长;在大小低于250 kPa、长度超过27.8 m的隧底荷载作用下,选用有砟轨道更易控制轨面幅值和轨面波长;当荷载大小超过250 kPa或长度小于27.8 m时,选用无砟轨道更易控制轨面幅值和波长。

高速铁路隧道轨道板上拱切割落道施工技术

某隧道仰拱在地质构造应力及承压富水环境的综合作用下,CRTSⅠ型双块式无砟轨道道床板出现上拱变形和平面移位,最大上拱变形值达47.1 mm,最大横向移位达10 mm,超出常规扣件可精调的范围。本文提出了一种利用绳锯切割仰拱填充(即找平层),以实现道床板与下部隧道结构分离落道的施工方法,利用千斤顶、水平顶推装置、气垫等方式进行道床板平面位置或高程姿态调整。结果表明:该技术避免了因道床板及仰拱填充层大拆大换造成的行车中断,降低了拆除和重建成本,保证了无砟轨道结构整体性受力,经济、社会效益显著。研究成果可为类似道床板线性大尺度偏位处理提供借鉴。

地铁隧道道床沉降整治研究

在软弱地层条件下,临近地铁的新建工程会引起地铁隧道位移,进而引起道床沉降、改变道床线型、影响行车安全。为研究整治这一类地铁道床结构病害,文中结合某地铁工程的实际案例,通过多方案比选,选定原位浇筑薄支墩法,并通过理论计算、调整临时支撑间距来减少整治工程量,在实现安全的、不中断运营效果的同时,也快速地完成了整治隧道结构沉降带来的道床线形病害问题,可为同类型道床病害处理提供借鉴与参考。

复合地层双线盾构隧道下穿施工既有隧道沉降规律及加固方案研究

运营地铁区间隧道轨道沉降控制严格,新隧道下穿施工可能会导致既有隧道发生沉降,而在复合地层中,这种沉降更为明显,因此,加固方案的选取对控制既有隧道沉降尤为关键。该文依托某盾构下穿隧道工程,采用数值模拟方法对复合地层盾构下穿施工导致的既有隧道变形规律及加固方案进行了研究。结果表明:1)新建盾构下穿施工后,既有盾构隧道纵向呈现出“W”型沉降曲线,新建隧道与既有隧道平面交叉点处沉降值最大;2)采取设计的加固措施后,随着加固措施的增强,既有盾构隧道沉降曲线形态由“W”型向“U”型渐变,最大沉降量减小;3)当加固新建隧道拱180°范围及径向2.7 m范围土层时,既有隧道沉降满足控制标准要求,在类似工程条件下,建议采用上述加固方案。

高速铁路单线隧道Ⅳ级围岩台阶法施工参数选择

为研究隧道台阶法施工时不同台阶高度及长度对隧道变形的影响,以西十高铁秦岭马白山单线隧道为工程依托,采用三维有限元计算模型,对不同台阶高度和长度下围岩变形及初支结构稳定性的变化规律进行研究。结果表明:台阶高度对掌子面变形、塑性区分布、拱顶沉降及初支收敛有较大影响;不同台阶长度的掌子面纵向变形较小,随台阶长度增大,拱顶最大沉降量及初支收敛变形量逐渐增大,当台阶长度达到20 m后两者基本趋于稳定;Ⅳ级围岩地段,单线隧道台阶高度宜为6.5~8.0 m,综合考虑隧道施工机械设备排布情况,台阶长度取20~40 m较合适。隧道施工过程中,拱顶沉降、初支收敛等监测结果均满足施工安全要求,验证了研究结果的可行性,并可为相关工程台阶法施工提供参考。

单线铁路隧道钻爆法快速施工技术研究

为实现单线铁路隧道钻爆法快速施工,该文以贤昌隧道为工程背景,通过工程调研和现场实践,从工装配套、施工工法和施工交通组织3方面进行优化探索,实现施工进度的大幅提高。实际效果表明,工装配套设计需要从实际工程特点出发,适用性好的配套工装可以大幅提高施工进度,保证施工质量,同时降低施工成本;在保证施工安全前提下对施工工法进行优化,利于专用设备作业,同时保证工序快速衔接;从全局考虑附属设施功能需求,可结合施工阶段需求对洞室进行调整。该文所得研究成果可为后续类似工程提供借鉴经验。

隧道工况下城轨车辆轮轨粗糙度对车内噪声的影响分析

随着运营时间的增加,轨道粗糙度增高,车内噪声随之增大,乘客舒适性降低。基于线路测试数据探寻轮轨粗糙度和车内噪声之间的关系,当列车以60km/h的速度运行于隧道内,波长为31.5-50mm的钢轨粗糙度超过C级钢轨粗糙度12dB时,车内噪声达到83dB;波长63-200mm的钢轨粗糙度对车内噪声影响较小。车轮整体粗糙度幅值超过A级幅值约11dB,车内噪声达到83.3dBA;列车以80km/h的速度运行,车轮整体粗糙度幅值超过A级幅值约6dB时,车内噪声达到83.1dBA,此时车内噪声总值超过相标准限值。制定合适周期的轮轨打磨策略,有利于降低噪声对乘客的影响。

中国与UIC铁路基础设施主要标准对比研究

国际铁路联盟(UIC)标准是当前大多数国外铁路项目采用的国际通用标准。系统分析中国与UIC铁路主要技术指标的差异性及等效性,对于提升中国铁路标准国际化水平、推动铁路“走出去”具有重要现实意义。本文深入调查研究了UIC基础设施主要标准,选取路基、桥梁、隧道、轨道等4大专业的主要技术指标系统开展了中国和UIC设计标准的对比研究,根据研究结果提出了我国铁路标准的修订建议和UIC铁路标准的修订建议,为我国主持或参与UIC国际铁路标准的制修订、推动中国铁路标准国际化提供借鉴。

基于运动追踪方法的引下线风致振动研究

变电站引下线受到风荷载作用时会引起明显的风致振动。引下线的振动不但会使自身发生破坏,同时也会造成连接金具的破坏,甚至导致整个系统出现故障。基于运动追踪方法,在风洞试验中获取了典型变电站引下线模型在风荷载作用下的运动状态图像,并通过图像中多个特征点的位移时程完成了动力参数识别。采用随机子空间法识别的结构一阶频率在4Hz左右,阻尼比离散性较大,其范围在0.002 5~0.03,均属于小阻尼。研究表明,基于图像识别的运动追踪方法能够识别引下线结构的风致大变形,并能获取结构动力信息。