列车突入缓冲结构隧道时初始压缩波数值模拟

采用三维粘性、可压缩、等熵、非定常流的Navier-Stokes方程,用有限体积法进行区域离散,对高速列车突入断面扩大型缓冲结构的压缩波进行了数值模拟。计算结果表明,缓冲结构能有效降低初始压缩波的压力梯度值,从而降低隧道出口的微压波峰值。     

自然开口及射流风机位置对公路隧道CO浓度分布的影响

为了优化公路隧道自然开口及射流风机的位置,实现降低隧道建设成本、节约能源和减少环境影响的目的,以开设自然开口的公路隧道分段式纵向通风方式为研究对象,通过建立公路隧道的通风数学模型,研究自然开口和射流风机的布置位置对隧道CO浓度分布的影响.研究表明:设置自然开口后,隧道内污染物浓度分布情况并非一定优于不布置自然开口;在多自然开口通风方案中,将距离隧道出口较近的自然开口作为排风自然开口可提高分污效果;将自然开口集中布置在隧道后部,同时将较多的射流风机布置在自然开口群后端,可增大隧道出口的实际通风量并降低隧道出口污染物浓度.     

基于气动效应的特长隧道断面优化探讨

铁路隧道净空面积的确定，不仅应考虑隧道建筑限界和机车车辆限界，还要考虑列车通过隧道时诱发的空气动力学效应。基于一维、可压缩、非定常的流动假设，推导得到车内瞬变压力、洞口微气压波和空气阻力计算公式，并结合这3个指标对现有城际铁路、高速铁路隧道设计规范进行论证和优化。结果表明： 针对大于10 km的特长隧道，在一定长度范围内，且在提高列车密封水平、增加洞口微气压波缓冲结构的情况下，可对特长隧道净空断面进行优化。     

列车隧道空气动力学研究综述

综述列车通过隧道时的气动效应及其原理,介绍列车过隧道时压力波的形成和变化规律以及研究方法,分析车型、车速、隧道长度以及阻塞比等相关参数对隧道气动效应的影响,并从车体优化和隧道结构优化2个方面分析减小隧道空气动力效应的措施。最后,总结目前在列车隧道影响因素和缓解措施方面的研究成果,并从气动荷载对隧道结构、列车结构以及隧道内附属结构的安全性问题、隧道空气动力学问题和大风环境下的隧道空气动力学问题3个方面进行展望。     

黄土隧道新型组合结构支护效果分析及参数优化研究

黄土隧道在开挖过程中经常发生支护结构破坏或过度变形。依托某黄土隧道，提出一种新型组合结构支护体系(π形拱架),采用理论计算对比了π形拱架与传统工字钢提供的支护反力，结合现场监测和数值模拟分析了不同支护体系下围岩控制效果，优化新型组合结构的构造参数，同时基于正交试验探究了构造参数对围岩支承效果影响显著性大小。结果表明：π形拱架提供的支护反力是型钢钢架的3.14倍，具有强度大、承载力高的优势；建立对比分析模型，较传统支护体系相比，新型支护体系下的拱顶沉降降幅达到53.8%,等效塑性应变减少约64.4%,初期支护最大压应力和拉应力分别减少约35.3%、35.9%;进而建立参数优化模型，通过对围岩竖向位移和塑性区的综合评估，建议拱架壁厚取6 mm,灌浆强度选择C30,翼板长度以200 mm为宜；结合正交试验结果，各因素影响程度由小到大依次为因素B(灌浆强度)<因素A(钢管壁厚)<因素C(翼板长度)。本研究可进一步促进新型拱架在黄土隧道施工支护中的应用。     

公路隧道洞口结构因素对废气窜流的影响

为了给减弱公路隧道洞口废气窜流提供洞口土建结构设计方案,对洞口废气窜流影响的显著性因素进行了探讨,从洞口纵向错开不同距离、洞外设置不同位置及高度的挡壁等结构因素出发,借助计算流体动力学技术,进行了多因素异水平混合型数值模拟正交试验,探讨了不利自然风条件下洞外不同组合结构因素对洞1：7废气窜流的影响规律。结果表明：不同结构因素组合对废气窜流改善效果明显不同,洞1：7纵向错开改善窜流效果最为明显;在隧道出口侧设置有挡壁的所有组合结构均能较好地改善出口废气窜流,其中最有效的是同时在出口侧、中侧、入口侧设置与洞口等高的挡壁;仅在洞外中侧设置中间挡壁,其高度约为洞口高度的2倍时,可以有效改善废气窜流,其他情况下采用高挡壁结构的改善效果不佳;若同时在两隧道中侧与入口隧道侧设置挡壁则废气窜流改善效果差;若仅在入口隧道侧设置长挡壁,则加剧废气窜流。     

缓冲段长度的设置对半敞开式城市隧道自然通风的影响

对于采用自然通风的半敞开式城市隧道,缓冲段长度(隧道进口与第一个通风口之间的距离)的设置作为隧道通风口布置的重要组成部分对隧道自然通风效果有较大的影响。采用ANSYS中的FLUENT版块,以长度为1 000 m的隧道作为研究对象进行二维模拟计算,在通风段通风总面积不变的情况下,通过改变行车速度的快慢、缓冲段长度的大小、通风口间距的大小等影响因素,进行了多次对比计算,研究分析了不同情况下隧道的静压、动压、风速、CO浓度的变化情况。结果表明,在通风段通风总面积不变的情况下,隧道内缓冲段长度与隧道长度的比值为0.1时,隧道内自然通风效果最优。     

基于仿真模拟的公路隧道照明设计优化

我国公路隧道建设里程飞速增长，隧道内照明环境因灯具布设参数不合理，内饰环境单一所带来的安全与能耗问题日益凸显。根据照明灯具布设参数优化流程，以浙江省铜关隧道为例，利用照明仿真软件对灯具纵向间隔、安装高度、横向间隔、安装夹角以及灯具布置形式进行了系统地优化与选用说明，得到了最佳的灯具布置形式与布设参数，充分发挥灯具最大光效，避免了光照环境的设计冗余；并在此基础上提出了7种新的隧道内饰组合方案，为隧道照明环境设计优化提供了借鉴与参考。     

地铁隧道新型初期支护结构支护参数敏感性正交数值模拟试验

为研究喷混等级、波纹钢板厚度、砂浆锚杆长度和间距4 种主要因素对隧道围岩稳定性的影响程度,以广州市轨道交通22 号线横沥站至番禺广场站暗挖区间隧道工程为研究背景,把正交试验法与地下工程有限元法结合应用于隧道支护参数的优化,并设计了9 种试验工况,通过极差分析优化锚喷支护参数和波纹钢板厚度,利用结构内力验算安全系数确保其满足设计要求。研究结果表明: 针对广州地区典型的上软下硬地层,分析了不同支护参数组合下的围岩及支护结构受力变形规律,得出了优化后的支护参数;通过极差分析得到混凝土等级为重要影响因素,在很大程度上影响了围岩的稳定性,而波纹钢板、锚杆长度和间距为次要影响因素。     

高速铁路隧道洞口地形对微压波的影响分析

高速列车进入隧道后将产生一系列的空气动力学效应,其中隧道出口的微压波效应对人类环境的危害性较大。影响微压波的因素主要有:列车进入隧道的速度、隧道的阻塞比、隧道长度、隧道内部条件和隧道出口地形等。采用数值模拟方法,深入研究了隧道出口地形对微压波的影响,得到了隧道出口地形对微压波的影响特性。     

台湾海峡海底铁路隧道建设方案

从国内外江、河、海底隧道的建设经验出发,根据长隧道及高速铁路隧道的设计、施工经验,论述了台湾海峡海底隧道采用铁路隧道方案的合理性;给出了台湾海峡海底隧道的断面形式、断面面积及洞门形式建议方案;提出了台湾海峡海底隧道选择施工方案要点;介绍了国内江河海底隧道的建设情况;重申审核工程修建好坏的理念,及修建过江、过海隧道比桥梁的优点;最后给出了修建海底水下隧道急需深入研究和解决的重大关键技术问题。     

超大断面公路隧道斜交下穿高速铁路施工方案研究

以渝长扩能项目唐家嘴隧道为工程依托，为保证下穿段安全快速地通过，经技术经济方案比选，有限差分法数值模拟验证，确定下穿隧道最优施工方案。研究结果表明:双层初支+三台阶法具有工序简单、施工机械化程度高、工期短、经济性好等优点，对高铁路基沉降及轨道偏差的控制处于标准之内，下穿段隧道施工宜采用此方案。     

新建铁路路基对下方既有公路隧道的影响研究

随着国内高速铁路飞速发展、各种类型交通网络不断完善，频繁出现新建工程与既有工程交叉、并行相互影响的问题。为此，依托广东省内某高速铁路路基上跨既有公路隧道工程，采用结构力学法与岩石力法相结合的方法对新建路基工程对下方既有公路隧道影响进行了数值模拟研究，引入无限大厚壁圆筒弹性模型推导了两种方法所采用参数的对应关系。分析结果显示:路堑开挖和铁路运营荷载作用会使既有公路隧道结构处于回弹状态，隧道结构安全系数在相关规范允许范围内，即新建铁路路基工程不会对下方公路隧道结构造成安全影响。     

高速铁路近距离下穿机场跑道及导航结构振动影响

为评估高速铁路运行产生的振动对机场跑道和导航设备的影响，依托长赣高速铁路近距离下穿长沙黄花机场工程，运用midas GTS软件进行动力时程分析，分析高速铁路对下穿机场跑道地表及仪表结构的力学响应规律。结果表明:高速铁路隧道结构与机场地表净距不小于一倍洞直径时，高速铁路列车荷载振动对跑道地表影响较小，对仪表导航系统产生的力学响应更小。     

敏感环境条件下地铁停车场桥基施工对下伏高铁隧道群的扰动效应研究

深圳地铁6号线民乐停车场工程上跨3条高速铁路隧道,具有结构复杂、环境敏感、地质复杂、施工难度大、工期紧张及施工风险高的特点。为了准确分析和合理评估复杂地质环境条件下大直径桩基开挖对运营高铁隧道安全运营的影响,运用三维数值模拟软件分析了该地铁停车场桥基施工对下部侧穿高铁填土隧道的扰动效应。数值计算结果表明,在多种开挖方案和技术条件下,大直径桩基的开挖成孔不会造成紧邻地铁停车场下方各运营高铁隧道的变形和受力状态的明显改变,整体处于施工安全范围内,表明桩基施工不会危及高铁隧道的结构安全和列车的行车安全。结论对该工程建设及高铁隧道安全运营具有一定的指导意义,可供类似地质条件下相互毗邻、复杂交接工程的设计与施工参考。     

V型冲沟落石防护结构设计

为了解决危岩落石对山区高铁运营的威胁,并改善乘车的舒适度,以宝兰客运专线南马棕山隧道和千家沟隧道之间的大水沟落石防护结构设计为背景,提出锚索(锚杆)框架梁边坡防护与拱形明洞相结合的综合防护设计方法;根据地形、地质情况,结合受力分析,拱形明洞防护结构独立于桥设计,其基础采用纵梁+墩、钻孔桩;应用有限元对落石的运动轨迹、冲击能量及拱形明洞结构进行数值模拟,验证了结构布置的合理性及安全性。     

山区高速铁路轨道结构选型分析

渝万客运专线是成渝地区铁路网主骨架线路。山区高铁的修建,轨道结构型式的选择十分重要。在介绍我国高速铁路主要的轨道结构型式后,以渝万山区高速铁路轨道选型为例,结合山区铁路线路的特点对轨道结构选型进行了系统分析,最终选用以有砟轨道为主,长度大于6 km的隧道内铺设CRTSⅠ型双块式无砟轨道的混合结构形式。