列车动荷载对下方引黄隧洞的影响分析

以神华新建准池铁路风洼梁隧道上跨万家寨引黄入晋工程南干线6#隧洞立体交叉为背景,重点考察了铁路隧道运营期间,风洼梁隧道中货运列车振动荷载对下方引黄隧洞结构的影响。通过建立"列车-轨道"动力相互作用系统、"隧道结构-地层"三维模型进行分析,运用动力学瞬态分析的完全FULL法,分别研究了在列车时速40 km、80 km、120 km工况下的引黄隧洞结构的动力响应。计算结果表明:风洼梁隧道运营后的列车振动荷我的动力作用对下方引黄隧洞结构产生的影响较小,基本可忽略不计。     

重载铁路隧道近接引水隧洞的受力影响分析

新建神华准池铁路风洼梁隧道与既有万家寨引水隧洞发生立体交叉,净间距为13.04 m,其间距不满足相邻两隧洞间的岩体厚度不宜小于2.0倍开挖洞径(或洞宽)的安全距离要求。通过数值计算,模拟分析风洼梁隧道跨越引黄工程6#隧洞段在C80列车静载作用下和不同运行速度下(40、80、120 km/h),引黄隧洞结构的应力、位移、振动速度、振动加速度变化情况,分析重载铁路隧道对引水隧洞的影响程度,表明在小间距条件下,既有的受力仍能满足安全需要;通过对铁路隧道仰拱采取一定的加强措施后,便可安全通过,避免了隧中桥或铁路改线情况的发生。     

重载列车对四心圆隧道结构受力的影响研究

结合我国重载铁路隧道结构特点,利用大型有限元软件ANSYS建立围岩-隧道结构-轨道结构三维动力分析模型,采用移动荷载模拟重载列车竖向动荷载,着重分析了重载列车荷载在隧道基底的分布、传递特性以及隧道结构内力的空间分布特性。     

重载列车作用下隧底结构动力响应分析

重载列车作用会导致铁路隧道基底结构动力响应不断增大，从而使基底结构产生破坏。采用数值模拟方法，建立单、双线隧道-围岩耦合计算模型，对重载列车作用下单、双线隧道动力响应随深度变化规律进行研究，对列车轴重、行车速度和填充层厚度对隧底结构动力响应特性的影响规律进行计算分析。结果表明：隧道横断面上的拉应力沿深度方向先增大后减小，在初支部位达到峰值，单线隧道轨下断面为最不利断面，双线隧道中线断面为最不利断面；随轴重增加，隧底仰拱各特征点竖向位移及填充层最大主应力响应均呈现线性变化趋势；随列车速度增加，各特征点竖向位移略有增大，但幅值变化不大；随填充层厚度增加，隧道仰拱最大加速度及最大主应力均呈减小趋势。     

交通荷载下叠合式公轨隧道的力学性状研究

为模拟交通荷载,引入并改进三车道元胞自动机得到汽车荷载作用位置的随机动态变化,同时利用汽车动力模型、列车-钢轨-隧道耦合动力学模型得到交通荷载量值随时间的动态变化。首先建立叠合式公轨隧道有限元静力模型并进行分析,随后将交通荷载导入公轨隧道有限元模型中,对公路隧道衬砌的动力响应进行分析,获得衬砌的水平应力时程曲线、最大应力响应值和振动加速度,并获得不同隧道布置形式下最大加速度分布曲线、最大应力分布曲线。为减小公路隧道底板拉应力,对2种隧道之间的垫层布置形式进行了措施优化,最后对垫层与动力响应的关系进行研究。研究结果表明：静力条件时铁路隧道造成公路隧道下部刚度差异,不同铁路隧道布置形式会分别加剧或减小公路隧道底板拉应力;动力条件时动力响应值在2种交通荷载共同作用时达到最大值,其中最大拉应力为2.77 MPa,与静力分析相比增加了7.36%,且公路隧道最大振动加速度由列车荷载控制;不同的铁路隧道布置形式下公路隧道的最大振动加速度和拉应力大小及发生位置有所不同,铁路隧道分开、合并布置时,最大振动加速度分别出现在两侧隧洞跨中和公路隧道中墙处,前者最大拉应力值约为后者的1.5倍,且其最大拉应力出现...     

重载铁路隧道内无砟轨道结构选型分析

国内外工程实践经验表明,无砟轨道结构具有稳定性好、平顺性高、轨道状态保持能力强、维修工作量少等优点,不仅是高速铁路发展的主要结构形式,也是重载铁路长大隧道内较为适宜的轨道结构.结合目前国内新建重载煤运通道建设工程,在总结国外重载铁路及国内客货混运铁路无砟轨道结构研究的基础上,研究了重载铁路隧道内无砟轨道的选型原则,并对国内外典型无砟轨道结构特点进行分析,初步提出了重载铁路隧道内无砟轨道结构方案,为我国重载铁路隧道内无砟轨道结构的研究和发展提供借鉴.     

引水工程隧洞施工对既有铁路隧道安全影响评估

以福建省北水南调竹岐—大樟溪引水工程可溪段隧洞对向莆铁路道德山隧道安全影响为例,建立引水隧洞与铁路隧道相对位置的三维数值模型,考虑引水隧洞施工过程,分析铁路隧道轨道板的水平位移、竖向位移特征以及隧道二次衬砌结构位移、轴力、弯矩和安全系数特征。     

双线重载铁路隧道基底结构受力特性现场激振试验研究

依托于张唐线双线重载铁路隧道——付营子隧道现场试验,在Ⅴ级围岩条件下利用大型激振设备不同频率和配重块组合模拟了25、27、30t轴重的重载列车作用。根据光纤光栅传感器采集时程曲线提取的静压力和瞬时动压力幅值,针对基底不同结构层表面上不同测点的接触压力横向和竖向分布规律进行研究。结果表明:双线重载铁路隧道基底结构通车前静压力分布基本对称,重载列车荷载作用下,因仅半幅受到重载荷载影响,其动力响应明显于普通客运线路使基底结构受力不平衡易发生失稳。在重载线路中心、轨道位置和客运线路轨道3条监测线上各结构层表面动压力竖向衰减规律类似,均可拟合为三次多项式用于类似工程的设计和受力预测。     

重载铁路隧道隧底围岩劣化的CFD-DEM模拟研究

研究目的:重载铁路隧道隧底结构较普通铁路受到更大的动力作用,列车动载-地下水耦合作用下隧底软弱围岩将发生劣化,甚至形成脱空,引发基地下沉、翻浆冒泥等一系列隧底病害。本文采用CFD-DEM耦合分析方法研究列车动载-地下水耦合作用下重载铁路隧道隧底软弱砂性土围岩劣化及脱空规律,为重载铁路隧道设计、施工及病害治理提供参考。研究结论:(1)列车动载-地下水耦合作用下隧底附近围岩细颗粒向两侧迁移流失,仰拱-围岩接触面形成局部脱空;(2)列车动载-地下水耦合作用下仰拱-围岩接触压力逐渐减小,隧底结构受力劣化,轨线位置最为明显;(3)列车轴重和行驶速度的增加将加速隧底围岩脱空及劣化的发展;(4)本研究成果可用于优化重载铁路隧道隧底结构设计,减少隧底病害,提高隧道的耐久性。     

既有铁路隧道受下穿引水隧洞近接施工影响预测

结合云南省盐津县白水江3级电站引水隧洞下穿内昆铁路手扒岩隧道的实际情况,采用三维数值模拟计算,对既有铁路隧道受下穿引水隧洞施工的影响和铁路隧道结构安全对策进行了研究。结果表明:引水隧洞施工对铁路隧道产生影响的范围与掘进方向有关,靠近铁路隧道侧为2D(D为引水隧洞的开挖洞径),远离铁路隧道侧为4.5D;铁路隧道纵向受影响范围为6.5D,横向受影响范围为3D。引水隧洞近接施工时,铁路隧道将发生类似扭转的变形,需在铁路隧道受影响范围内对隧道底板沉降、衬砌变形、衬砌横/纵向受力和两隧道交叉点的竖向振动速度进行监测,并对钢轨采用扣轨处理等措施,以确保铁路隧道结构及列车运行的安全。     

重载铁路隧道底部围岩损伤机理研究

以我国第一条按照30 t重载铁路标准建设的瓦日铁路太行山隧道为工程依托,采用现场长期监测结合数值模拟的方式,将重载铁路隧道底部围岩的损伤过程主要分为3个阶段。研究表明:随着时间的增长和重载列车的作用,底部围岩损伤位置的接触压力和水压力不断增加,这种现象在轨道下方尤为明显;地下水长期冲刷作用下,围岩颗粒逐渐流失,造成脱空范围变大出现贯通,引起相邻位置接触压力集中易造成基底结构失稳;故重载列车大轴重的长期碾压是底部围岩损伤激增的主要原因、且底部围岩在地下水冲刷作用和自身缺陷的相互影响下逐渐劣化,为基底结构病害的产生提供了条件。研究成果可为重载铁路隧道底部围岩损伤的预测和病害处治方法提供思路和借鉴。     

30t轴重条件下隧道技术标准研究

研究目的:货运重载是铁路发展的趋势之一,目前我国重载列车的轴重是25 t,近期的发展目标是轴重达到30 t.轴重增加将使轨道和轨下基础承受较大的荷载,也将增加隧道基底病害的发生几率.因此需要深入研究轴重增加对隧道基底结构的影响,研究30 t轴重下隧道的技术标准.研究结论:以客货混跑的太行山隧道为基础进行重载铁路隧道的断面设计基本上是可行的;重载铁路隧道应取消单纯的铺底结构,在Ⅲ级以上围岩设置仰拱,且仰拱的矢跨比和厚度应不低于客运专线隧道标准;由于重载列车荷载的复杂性和围岩的千差万别,在制定30 t轴重条件下隧道技术标准时需要结合目前重载线路进行大量现场测试.     

重载铁路移动闭塞系统架构研究

依托大秦铁路,研究重载铁路移动闭塞系统架构。根据移动闭塞原理,设计重载铁路移动闭塞系统架构。详细介绍系统架构设计要点、重载铁路既有信号系统实现移动闭塞功能需新增的关键技术和设备,以及基于列车位置追踪的移动闭塞安全功能。在重载铁路既有线引入移动闭塞系统,可以提升大秦铁路乃至我国重载铁路货物运输能力。     

城市轨道交通列车诱发周围环境振动影响分析

基于具体实际工程,建立典型敏感场地的隧道-土层-上部结构的二维平面数值模型,计算3处典型敏感场地的加速度Z振级与离隧道中心水平距离的衰减曲线,并通过与薄层法计算结果对比验证其正确性;在此基础上,针对隧道中心上部存在建筑物、建筑物不同高度位置、建筑物距离隧道远近等工况,分析列车诱发振动的影响。     

基于组合列车的重载铁路装车区车流组织优化模型研究

根据我国重载铁路车流组织以列为单位调整以及对线路通过能力要求较高等特点,对开行组合重载列车和单元重载列车的重载铁路装车区车流组织优化问题进行研究。建立以组合时间耗费最小化和重载通道流量最大化为目标的重载铁路装车区车流组织优化模型,并引入组合系数的概念,以解决由于列车组合作业造成的列车流输入输出不均衡的问题;为降低多目标优化求解的复杂度,将其转化为网络流模型并验证其解的等价性,并采用最小费用最大流算法对模型进行求解。以大秦铁路为例,研究其装车区车流组织问题,通过对计算结果的分析表明,所给出的模型简单而实用。     

类矩形盾构隧道与圆形盾构隧道振动特性对比分析

以宁波地铁3号线一期工程采用的类矩形盾构隧道为研究背景,分别建立类矩形盾构隧道和圆形隧道有限元模型,并对两种隧道结构的振动特性作了对比分析。研究结果表明:与圆形盾构管片相比,类矩形盾构管片自振频率更高,对控制管片结构与轮轨振动的共振更为有利;无论是道床中心、隧道壁还是线路正上方的地面位置,类矩形盾构隧道的振动水平均要小于圆形盾构隧道;当振动由隧道壁向地面传递时,圆形盾构隧道的振动衰减得更快;考虑地铁设计选线因素,在地面建筑敏感点位置,类矩形盾构隧道可以减少Z振级3～6 dB。类矩形盾构隧道在自身结构和线路规划等方面对地铁振动的控制均具有优势。     

风洼梁隧道上跨引黄工程6#隧洞掘进控制爆破技术

针对风洼梁隧道上跨引黄6#隧洞的情况,采用三台阶临时仰拱法施工与微振动控制爆破技术相结合的爆破开挖方案,将单段最大装药量控制在4~12 kg范围内、单循环进尺控制在0.6 m以内,保证了爆破时影响控制范围内振动速度小于3 cm/s,达到了在隧道上跨施工时引黄隧洞的结构安全的效果。     

基于橡胶混凝土的铁路隧道减振研究

为了控制列车通过时铁路隧道的振动强度,提出将橡胶混凝土材料应用于铁路隧道道床回填层的减振思路。基于动力学理论和有限元法,建立车辆-有砟轨道-隧道空间耦合动力学模型,分析橡胶混凝土回填层的减振性能以及对行车状态、轨道结构动力响应的影响。研究表明:橡胶混凝土回填层能发挥明显的减振效果,最大减振量为10. 3 d B,发生在中心频率80 Hz处;橡胶混凝土回填层对车辆动力响应影响不大,可以保证列车的安全平稳运行;采用橡胶混凝土回填层后,钢轨、轨枕、道床位移分别增加2. 06%、9. 48%和18. 58%,轨道各结构振动加速度变化较小,不会加剧轮轨的相互作用。     

重载铁路隧道基底脱空条件下服役状态影响研究

隧道基底在重载列车动力荷载的长期循环作用下,将不可避免地出现累积损伤、疲劳破坏以及基底围岩脱空等现象.为了揭示重载铁路隧道基底脱空对仰拱结构的影响,采用数值模拟方法建立动载-隧道-围岩三维数值动力学模型,探明不同基底脱空状态下重载铁路隧道过车时基底结构的动力响应特征,并基于弯拉状态下的混凝土S-N曲线得到不同脱空状态下...     

重载铁路机车牵引作用下简支梁桥墩顶纵向力分析

以重载机车牵引作用下新建重载铁路简支梁桥墩顶纵向力特征为研究对象,应用有限元软件建立梁-轨相互作用模型,开展重载机车牵引工况对墩顶纵向力影响的理论分析,并依托一新建重载铁路开展重载机车满级牵引试验验证。研究结果表明:在重载机车牵引工况下,桥墩刚度存在较大差异,刚度较大的墩台顶承担更大的纵向力;随着桥墩与机车牵引位置的距离增大,墩顶纵向力呈降低的趋势,机车在桥墩正上方牵引时墩顶纵向力达到最大值;重载运输中机车满级牵引计算分析时黏着系数宜按电力机车最大黏着系数选取;牵引工况下各桥墩顶纵向力为桥上竖向荷载(30 t轴重机车)的10%～15%,但小于设计活载(ZH,z=1.2)的10%。