地铁列车振动荷载对下叠并行新建城际铁路盾构隧道的动力响应分析

以新建佛莞城际铁路盾构隧道与广州地铁3号线明挖段矩形隧道交叠并行工程为依托,研究地铁列车通过明挖隧道时产生的振动荷载对下部新建盾构隧道衬砌结构的动力响应,并对不同列车振动荷载下新建盾构隧道衬砌结构的动应力进行了分析.使用激振力函数法模拟地铁列车振动荷载,选取下部新建盾构隧道典型监测断面的监测点来研究在地铁列车振动荷载作用下衬砌结构的振动加速度、应力和竖向位移响应特性.结果 表明:轨道结构质量越差,列车运行速度越快,车体质量越大,列车振动荷载的幅值也相应增大;在地铁列车振动荷载作用下新建盾构隧道衬砌结构存在着明显的动力影响区;新建盾构隧道衬砌管片竖向位移曲线呈"W"形,且拱顶处的竖向位移幅值最大;随着地铁列车运行速度加快,新建盾构隧道的竖向沉降亦随之增大,地铁列车运行速度每增加30 km/h,隧道衬砌结构的竖向沉降平均增加2.66％.     

基于传递函数标定法的异型盾构隧道地铁列车运行振动分析

基于某城市地铁的异型盾构隧道,采用实际场地传递函数标定数值模型的方法,对异型盾构隧道地铁振动问题进行了研究.研究结果表明:异型盾构隧道埋深增加量与Z振级衰减量不是线性关系;单从地铁环境振动控制角度而言,存在1个最佳经济埋深,本算例的最佳经济埋深为15～20 m;地铁列车运行引起的80 Hz以上频段的振动衰减非常快,传至地面时振动峰值频率为63 Hz;若采用钢弹簧浮置板进行隔振,隧道正上方地面位置Z计权总振级可以减小14.6 dB.     

地铁出入段线类矩形盾构隧道振动传递特性测试分析

以宁波地铁3号线一期工程出入段线类矩形盾构隧道为研究对象,在隧道内与地面布置加速度传感器进行同步测试分析,测试分为一列列车运行与两列列车同向并行运行两种行车工况。结果表明:两列列车同向并行运行工况与一列列车运行工况相比,同一测点振动加速度有效值明显增大;各测点振动加速度级在绝大部分频段均有增大,且在4 Hz处增大最显著;两种行车工况下,过车引起的振动由隧道壁向地面各测点传播过程中,呈波动衰减趋势,高频段振动传递损失较低频段大,大部分测点在5 Hz以内频段传递损失均出现负值,说明此频段附近振动加速度从隧道壁传递至地面有放大现象;两列列车同向并行运行工况对环境振动评价影响较大,在线路设计时,建议考虑列车会车对环境振动的影响。     

地层膨胀力对盾构管片结构受力影响分析

膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀缩变形往复可逆的特点,类似地层盾构隧道研究相对较少。针对成都地铁某盾构区间实例,根据盾构隧道埋深与盾构隧道外径关系进行分类,通过单一变化膨胀力,借助有限元软件采用壳单元建立荷载-结构模型计算各工况下管片的内力,对比分析管片内力和安全系数,研究膨胀力对盾构管片结构受力的影响。研究结果表明:随着隧道埋深的增加,地层膨胀力对管片结构受力表现为有利;可通过调整线路高程、增加盾构管片埋深、管片背后注浆等措施,降低地层膨胀力对管片结构受力的影响。     

弱抗力地层盾构隧道失稳破坏的模型试验研究

以外径10.8m的大断面盾构隧道为研究对象,针对标准贯入度N≤5的软弱黏土地层条件,进行盾构隧道管片衬砌结构的失稳破坏模型试验,分析拼装方式、接头抗弯刚度、管片刚度、地层空洞及地层改良对盾构隧道稳定性的影响,探明盾构隧道的失稳破坏形态。结果表明,与增强管片结构刚度措施相比,地层改良更能显著提高盾构隧道的稳定承载力;地层空洞的存在加剧了管片衬砌的失稳,空洞位置越靠近隧道拱腰水平位置,盾构隧道的稳定性越差;从提高盾构隧道的稳定性方面考虑,建议采用错缝拼装方式、刚性管片接头,并避免管片缺陷的产生。盾构隧道失稳是管片衬砌结构强度破坏与整体刚度降低耦合发展的结果。在无管片缺陷、无地层空洞情况下,盾构隧道失稳时的管片衬砌最大单点位移80~140mm,椭圆扁平率2%~5%,可为外径10m级盾构隧道失稳判定提供参考。     

单线地铁区间盾构隧道管片结构设计

介绍单线地铁区间盾构隧道管片结构设计中的相关技术，其中包括管片的类型，结构特征，环向和纵向力学模型，地震和相邻结构物对管片的影响，以及配筋设计和检算内容等。其成果将对我国单线地铁区间盾构隧道管片结构的设计提供指导。     

盾构隧道掘进对建筑物的影响及其控制技术研究

以在建的深圳地铁2号线东延线为背景,对香梅北站—景田北站区间线路盾构掘进的相关问题进行研究。运用隧道工程理论、盾构技术和数值计算方法并结合地质条件与隧道条件,分析了地表建筑物特点及其与隧道的关系以及盾构隧道掘进对建筑物的影响,提出了穿越地面建筑物的工程措施和变形控制技术。工程实践表明,依据深圳地铁东延线提出的穿越地面建筑物的变形控制技术,可以确保地铁隧道本身和地表建筑物的安全。     

南京地铁盾构隧道纵横断面结构安全评估研究

南京地铁河西地区盾构隧道长期运营后,因地下水位变化、地面超载、周边基坑土方开挖、列车振动荷载等各种外部因素,造成了隧道纵断面不均匀沉降、横断面变形、管片错台及开裂、管片间渗漏等病害,基于纵断面曲率半径、横断面收敛、防水极限及螺栓强度极限的理论推算,结合与实测数值的对比,判断隧道防水性能及结构状态,为隧道的安全运营维护提供决策依据。     

风化岩层盾构隧道管片壁后密实度检测

目的：以杭州至临安城际铁路(即杭州地铁16号线)工程为例，介绍了轨道交通工程建设中，风化岩层盾构隧道管片壁后密实度检测探索与实践。分析在弱风化、中风化和强风化岩层地质的盾构隧道管片壁后密实度检测情况，为隧道壁后补浆及运营变形评估提供依据。方法：通过对打音检测法、超声成像法和地质雷达检测法分别进行现场试验，综合参考检测成果可靠性、工作效率和检测成本等，经比选确定采用地质雷达检测手段。结果及结论：通过试验对比，采用地质雷达检测法，对杭州地铁16号线的盾构隧道和矿山法隧道进行全线检测，检测结果与拆卸管片后暴露出的实际注浆密实情况的对比校核说明，二者一致性较好，未发现较大范围或严重的注浆不密实或脱空现象。风化岩层盾构隧道管片壁后密实度检测方法试验取得了预期的效果，达到预期目的。     

地铁盾构隧道与矿山法隧道接口段抗震计算研究

为确保地裂缝条件下地铁盾构隧道与地裂缝设防段矿山法隧道接口抗震设计满足要求,采用数值模拟与理论分析相结合的方法,针对西安地铁5号线某区间盾构隧道与地裂缝设防段矿山法隧道接口部位进行横向地震作用时程分析,并与横向地震作用的反应位移法结果进行对比,结合现有理论及规范,分析地铁隧道接口处的抗震性能及合理的计算方法,发现对于结构断面形式突变的地下结构,宜采用反应位移法进行强度及变形计算,同时采用时程分析法进行校核,明确了不同断面接口两侧隧道横向剪切刚度的差异是导致位移与变形差异的主要原因,同时提出减震层、管片柔性结构与弹性垫圈、变形缝以及加强钢筋与后浇环梁等抗震措施,在高烈度地区还可考虑将矿山法隧道设计为圆形或类圆形断面以提高整体抗震能力,研究结论可为类似工程提供参考。     

碳纤维复合材料在轨道交通车辆空调机壳体上的应用

针对采用碳纤维复合材料替代传统轨道交通车辆空调机金属壳体以达到降低车辆空调机组自重的技术目标,分析了碳纤维复合材料的性能,建立了空调机壳体的有限元模型,并进行相关静态强度计算。对采用碳纤维复合材料壳体的轨道交通车辆空调机组样机进行了振动冲击试验验证。仿真分析计算和试验验证结果表明,碳纤维复合材料壳体能满足轨道交通车辆空调应用要求。     

盾构隧道近距离下穿立交桥施工影响分析及控制

以合肥轨道交通2号线青阳路站—西园路站盾构区间下穿五里墩立交桥为工程背景,通过盾构施工时的地层-桩基变形分析和全桥上部结构受力及变形分析,提出了适合本工程盾构施工时的地层损失率控制指标、桥梁基础差异沉降控制指标,以及穿越施工时的针对性保护措施,保证了该工程的顺利实施,也为合肥轨道交通建设积累了重要经验。     

青岛地铁地下空间结露原因分析及防治措施研究

以青岛地铁地下车站垂梯基坑为例,通过测量不同埋深地铁车站的温湿度,分析对比埋深、温湿度和露点温度的联系,总结出地下车站结露现象产生的原因,并根据实践经验认为隔绝冷、热接触和加强空气流通是缓解结露现象的有效方法,该研究为轨道交通的规划和设计提供了参考和借鉴。     

地铁隧道穿越厚碎裂岩层的支护优化分析

青岛地铁3号线汇泉广场站—中山公园站区间穿越厚碎裂岩层地质,其岩体节理裂隙较为发育,导致围岩自稳能力较差,以及施工风险较大。结合现场地质条件和施工环境,提出了4种隧道支护结构加固方案;通过数值模拟分析了各加固方案的地表沉降、初期支护结构主应力及围岩塑性区发展情况;基于灰色关联定量分析了各加固方案对5项评价指标的综合支护效果。结果表明:全断面WSS超前帷幕注浆对地层沉降和围岩塑性区发展控制效果最好,超前小导管支护对抑制围岩塑性区发展较明显;碎裂岩层隧道的综合加固效果为:全断面WSS超前帷幕注浆>超前小导管支护>增大拱顶锚杆长度、增设拱肩及拱脚锚杆>提高初期支护刚度。     

送风井位于隧道中部的半横向分区段通风特性研究

为了确定一种送风井位于隧道中部,隧道内需风量存在分区段变化的半横向通风方式计算方法,以厦门海沧疏港通道-芦澳路城市地下互通隧道工程为依托,采用理论分析和数值模拟研究方法对风道内的压力分布进行研究,并对比送风井位置对风机压力的影响。研究通过在风道末端与风道内任意断面建立一元伯努利方程推导风道末端风速为0和风速不为0 2种情况下风道内的压力分布求解公式,数值计算结果验证了公式的正确性。根据研究结果,送风井位于隧道中部时,两侧风道始端全压可以视为相等,送风机提供满足通风压力较大一侧所需全压即可实现整个隧道的有效通风,该通风方式在增大通风长度适应性以及减小风机功率,以及提高经济性方面具有显著的优势。     

采用大闭环控制方式的城市轨道交通列车制动控制系统研究

大闭环控制方式的城市轨道交通列车制动控制系统,以既有的城市轨道交通列车制动系统为基础,加以适当改造,构建大闭环,通过对减速度的精确控制实现对城市轨道交通列车制动力的精确控制。介绍并比较分析了大闭环控制方式的列车制动控制系统与既有列车制动控制系统的构成、主要功能和作用原理,从理论上推断出大闭环控制方式的城市轨道交通列车制动控制系统能够显著改善列车的制动品质,实现列车精准定点停车。     

预制式钢弹簧浮置板的研制与应用

为进一步提升钢弹簧浮置板综合性能、施工速度和质量,满足施工期振动控制和既有线减振升级改造等需求,研发了一种预制式钢弹簧浮置板。系统梳理了预制式钢弹簧浮置板的研发背景,介绍了预制式钢弹簧浮置板系统设计和应用情况。经过理论分析、室内静载和疲劳试验,以及试验段建设运营及现场测试,验证了其安全性和有效性。预制浮置板道床以其高品质、施工方便高效等优势正逐步成为特殊和高等级轨道减振技术的首选。     

铁路风速风向 传感器动态响应特性实验研究

风速风向传感器能够实时准确可靠地提供风速风向数据,是确保风区铁路运输安全的关键要素之一。兰新铁路大风具有风速变化范围大、风向变化快的特性,对传感器的动态响应特性提出更高的要求。通过风洞模拟真实环境下风速风向改变的条件,对超声式和热场式风速风向传感器及强风仪分别进行动态特性实验,研究结果表明:各传感器均存在风速跟随性误差,但均满足使用要求;热场式传感器的风向跟随误差较小,超声波传感器风向跟随误差相对稍大,且风向输出不稳定;风向改变角速度降低时,传感器风向输出波动明显减小。     

城市轨道交通车辆转向架天线梁随机振动疲劳分析

为提高某城市轨道交通车辆转向架天线梁结构的疲劳寿命,对天线梁结构进行了随机振动疲劳分析,并建立了有限元模型。将实际线路中采集到的时域加速度谱变换为频率内的载荷激励谱,作为仿真分析的输入条件。结合Dirlik公式和线性疲劳累积损伤理论,计算产生天线梁的最大损伤位置及其损伤值。对天线梁的疲劳寿命进行了预测,并依据计算结论对天线梁结构进行优化。仿真分析结果与实际线路动应力测试结果对比表明,随机振动疲劳分析方法可以反映转向架天线梁疲劳的真实运行特点。