地铁重叠隧道的列车动荷载响应分析

对深圳地铁一期工程单洞双层隧道列车动荷载响应进行了有限元模拟分析.分析结果表明,在列车动荷载作用下,隧道中将主要出现拉应力,在隧道底部内边缘、下洞边墙脚偏上内边缘、中隔板下边缘、上洞边墙脚偏上内边缘均将产生较大的拉应力,因此,需要采用加固措施,以确保隧道支护结构和周边建筑物的安全.同时,也应控制列车噪声,减小对周边环境的影响.     

铁路下穿式结构施工受轮轨作用力的影响分析

针对既有线下隧道施工引起的轨道变形而加大轮轨作用力的情况,以在建地铁南京站为例,通过弹塑性动力有限元法分析行车动荷载对轨下施工中隧道的影响,同时分析了由于轨下构筑物的存在对路基内动应力的影响。分析中采用轨枕—道床全支承模式,土体采用理想弹塑性动本构模型,分别考虑了轨道不加固情况和采用D24型便梁加固两种情况,计算得到了隧道上覆土体及隧道初衬结构的动力响应。对两种情况的计算结果进行比较,表明对线路采取便梁加固后,隧道拱部土层的附加动应力减小了76%,而初衬的附加动应力减小了58%,便梁加固时减小了列车动荷载对施工期隧道的影响,有利于初期支护的施工;轨下构筑物的存在将减弱列车动应力往深层传递的衰减,在既有线路的地下构筑物施工中应引起重视。     

列车振动荷载作用下膨胀岩盾构隧道的动力响应

南宁轨道交通1号线采用盾构法穿越膨胀岩分布区。考虑不同岩层组合对列车振动荷载与膨胀力共同作用下隧道管片与围岩的动力响应进行数值模拟分析。结果表明:距离管片越远列车振动荷载引起的沉降越小;荷载条件相同时岩土体阻尼比越小受列车振动荷载影响越大,因而产生的沉降越大;不同岩层组合条件下隧底相同位置的位移、速度、加速度和竖向应力时程曲线均在加载初期突变,在施加的列车振动荷载稳定后近似呈简谐波动形式;隧道腰部所受的竖向应力最大,顶部所受的竖向应力最小。     

不同加载频率及循环应力水平对人工冻融软土动力特性影响试验研究

近年来冻结法作为一种提高土体强度的手段被广泛应用于地铁隧道施工中,然而在列车循环荷载作用下冻土融化后会产生较大变形,影响地铁列车的运营安全。基于室内动三轴试验,研究列车加载频率、应力幅值和固结压力对冻融土体动孔压及应变的影响,得到地铁列车循环荷载下冻融软土的动力特性规律。试验研究表明:冻融后土体强度显著降低,且由于列车循环荷载作用会发生更大程度的下降。在地铁不同频率荷载下,其加载频率越低,动孔隙压力值越高,冻融后软土应变增幅明显。在相近循环应力比下,固结压力比应力幅值对冻融土动力特性影响更大。同时,基于试验数据,建立地铁列车循环荷载作用下的冻融土孔压累积模型,模型预测值与试验值较为吻合。     

列车荷载作用下地铁区间双层隧道模型试验研究

列车振动对双层隧道和近距离交叠隧道影响较大。以某地铁区间隧道为研究对象,对一单洞双层地铁区间隧道进行列车振动模型试验,选择合适的试验材料,确定隧道衬砌模型和地层材料参数。依照列车动荷载激振力公式,设计列车振动模型装置,解决动力响应模型试验中动荷载加载的问题。在进行静荷载作用下模型试验的基础上,完成双层隧道列车振动模型试验。测试、分析上行动载、下行动载和上下交会动载3种工况隧道结构的受力状态。研究表明:相对于动荷载,静荷载对结构应力状态影响更大,但在个别部位动荷载影响较大。在上下交会动载作用下,衬砌结构个别位置出现应力集中情况;加速度随着离振源距离加大而明显衰减;在一些测点的试验值与数值模拟结果基本吻合。     

不同轨道状态对轮轨附加动荷载影响

根据随机振动基本理论，建立了轮轨相互作用模型，分析列车速度提高后，轨道不平顺谱、轨道刚度等参数对轮轨附加动荷载的影响，本文主要对不同轨道状态下的轮轨附加动荷载进行了研究，研究结果认为，采用合理的轨道结构，减小轨道的不平顺，可以明显降低轮轨附加动荷载，是减少由于列车速度提高后轮轨动力作用的有效措施。     

列车荷载与水耦合作用下的无砟轨道水力劈裂机理分析

针对高速列车荷载与水耦合作用下无砟轨道水致损伤问题,采用控制体积法推导层间裂纹内动水压力分布解析式,并开展裂纹内动水压力分布特性试验。试验结果与理论分析基本一致。采用有限元软件ANSYS与CFX,分析CRTSⅡ型板式无砟轨道层间裂纹内动水压力特性。结果表明:裂纹内动水压力由流体黏性、荷载特性、裂纹形状综合决定,当裂纹开口量大于2mm时,水的黏性对动水压力的影响可以忽略,此时动水压力与列车速度基本呈二次方关系,与轴重呈线性关系。分别采用最大拉应力准则和复合型断裂判据,分析列车荷载与水耦合作用下裂纹的扩展状态。结果表明:行车速度是影响裂纹扩展的重要因素,随着列车行车速度的增加,裂纹扩展速度明显加快。     

CRTSⅡ型板式轨道砂浆快修对轨道结构受力性能的影响分析

以CRTSⅡ型板式无砟轨道结构为研究对象,结合现有的砂浆快修技术,建立CRTSⅡ型板式无砟轨道快修砂浆的力学模型,采用有限元方法,计算列车荷载单独作用、正温度梯度和列车荷载共同作用以及负温度梯度和列车荷载共同作用3种工况下轨道板的最大拉、压应力,砂浆层最大垂向压应力和快修砂浆层以及轨道板的最大垂向位移。计算结果表明,在各种荷载的作用下,快修砂浆处的轨道结构受力均能够达到正常投入使用的标准,并且快修砂浆的应力值未超过其2 h强度值3 MPa,因此不需要对维修的轨道进行临时支护。     

大跨度桥梁端抽屉式轨道伸缩装置研究

高速铁路大跨度桥梁端纵向伸缩量大、梁端转角较大且变位复杂,需在梁端设置一种特殊的伸缩结构,以保证梁端轨道的安全性和平顺性,进而保证梁端区域行车的安全性和舒适度。在充分研究现有梁端轨道伸缩装置的基础上,设计了一种大跨度桥梁端抽屉式轨道伸缩装置。为验证该装置结构的合理性和可靠性,通过有限元软件建立了伸缩装置在列车静荷载和动荷载作用下的力学仿真分析模型,对不同工况下装置的主要部件和整体结构的受力和变形响应进行计算与分析,并对动荷载作用下列车的动力响应进行分析。研究结果表明,在列车静荷载作用下,伸缩装置的主要受力部件和整体结构满足强度要求,其变形满足规范要求;在列车动荷载作用下,装置的主要部件垂向加速度和变形满足规范要求,列车的行车安全性和舒适度评价指标均在规定的范围之内。因此,该伸缩装置结构合理,具有较高的安全性与可靠性,可保证行车安全与舒适度。     

铁路移动荷载作用下输水隧洞岩基—衬砌结构静动力计算分析

为了评价宁东铁路的修建对下伏输水隧洞安全性的影响,对铁路移动荷载作用下隧洞岩基—衬砌结构予以静动力计算分析。研究结果表明,单线及多线荷载作用下岩基及衬砌结构的应力均低于相应的容许应力;移动荷载作用下岩基和隧洞衬砌质点的位移及速度振动曲线具有明显的三阶段特征,位移影响的深度范围随列车速度的增加而增加,而衰减完成的历时随着速度的增加而缩短。隧洞上方修建铁路不影响输水隧洞钢筋混凝土衬砌结构的安全,无需对隧洞进行加固处理。     

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。     

列车交叠动荷载对邻近基坑结构动力响应分析

运用Abaqus有限元软件,开展了在地铁列车交叠动荷载作用下基坑结构的动力响应研究。通过考虑7种不同工况,分析了基坑开挖过程中,地铁列车交叠动荷载存在对基坑结构内力与变形的影响规律。分析结果表明,地铁列车交叠动载对表层土体沉降有较大影响,且这种影响随着列车时速的增大而不断增大。地铁列车交叠动载对围护结构变形和弯矩有一定影响,但列车静载部分起控制作用。地铁列车交叠动载对支撑轴力影响不大。列车交叠动荷载的作用规律与单层列车动荷载作用规律有一定差异,在列车交叠动荷载的作用过程中,上层列车荷载起主要控制作用。     

预应力混凝土箱型弯梁桥温度效应分析

以某预应力箱型弯梁桥为研究对象,考虑4种温度场与行车荷载共同作用的情况,采用ANSYS建立三维实体模型,分析计算了该4种工况下作用短期效应组合应力,重点对比分析了温度应力对其控制组合应力的影响。对比分析得出,桥梁设计时应力应考虑均匀升温与行车荷载共同作用的影响,径向位移和轴向位移应考虑均匀降温与行车荷载共同作用的影响,竖向位移应考虑升温温度梯度作用与行车荷载共同作用的影响。     

地铁线路U型槽区段轨道设置钢支墩的维修方案及其力学特性研究

在地铁实际运营中,由于列车荷载长期作用等因素,导致U型槽截水沟处的整体道床出现垂向分层及水平位移现象,进而影响列车正常运营。针对此病害,提出设置钢支墩结构的临时支承维修方案,以保证在道床整治更换期间列车的正常运行。为验证所提维修方案的可行性,通过建立有限元模型对列车静荷载和动荷载作用下,钢支墩受力变形情况和轨道结构动力响应结果进行分析,同时对施工流程提出建议。研究结果表明：在最不利荷载作用下,钢支墩结构最大应力为82.10 MPa,最大垂向位移为0.16 mm,满足正常使用要求;当列车运行速度分别为80 km/h和25 km/h时,钢支墩等效应力最大值分别为23.24 MPa和23.22 MPa,混凝土底座的主应力最大值分别为0.68 MPa和0.47 MPa,均满足使用要求。所提维修方案施工作业过程简单,在减少维修期间对既有线路条件及轨道设备干扰的同时,保障了列车的正常运营。     

高速铁路振动荷载的模拟研究

高速铁路路基动力响应的分布和变化规律已成为研究和解决路基问题的重要方面,通过确定动荷载来研究路基的动力特性是其中的一种方法。列车荷载是一个很复杂的问题,同时涉及列车轴重、悬挂体系、行车速度、轨道组成、线路平顺等等因素。本文将在充分考虑振动荷载产生机理(车辆因素、轨下基础因素等)的基础上,对已有的列车荷载表达式进行修正和完善。修正后的表达式,既考虑了相邻轮对间轮轨力的相互叠加和轨枕的分散作用,又考虑了由于轨道不平顺所产生的振动激励及其他要素,以期为高速列车动荷载的确定和路基动力响应分析提供借鉴和参考。     

城轨列车隧道空气附加阻力快速计算公式的改进

随着城轨列车运行速度的增加,在隧道工况条件下的气动阻力逐渐成为主要的行车阻力。现有常用的隧道空气附加阻力计算条件参数单一,从而存在一定的计算误差,为城轨系统能耗分析及系统优化带来困难。本研究在隧道空气附加阻力影响因素研究的基础上,以数值模拟的方法,对城轨列车在隧道工况条件下的运行情况进行模拟,通过对大量模拟计算结果的拟合,提出了计算精度更高的城轨列车隧道空气附加阻力计算修正公式。     

铁路施工对列车运行影响的仿真研究

通过计算机仿真技术研究了铁路施工慢行设置对列车运行的影响,给出不同施工慢行长度和不同限速工况下的定量化数据,对日常施工计划制定及其对正常运输影响的评估提供量化参考。同时,通过仿真发现首列压道列车与前后列车之间的运行轨迹不仅形成"喇叭口"现象,而且在不考虑运输任务的情况下,采用单机担当首列压道任务时可减少对线路能力的占用。     

某地下单洞双线隧道通风排烟方案研究

研究目的:地铁地下单洞双线隧道具有断面积大、行车组织复杂等特点,隧道通风和排烟一直是工程设计中的重难点。本文研究了某地下单洞双线隧道正常通风、阻塞通风和火灾排烟系统方案。基于国内最不利地铁隧道通风室外空气计算温度,运用SES和CFD软件对隧道内正常、阻塞和火灾工况进行模拟分析。研究结论:(1)模拟工况条件下,正常工况下隧道内平均温度最高为38. 3℃,满足列车正常运营环境温度要求;(2)阻塞工况下列车周围空气平均温度为41. 1℃,满足列车空调工作温度要求;(3)火灾工况下,烟气被控制在列车前后100 m范围内,且主要集中在隧道顶部,疏散平台2 m高度范围内平均温度不超过60℃,满足乘客疏散要求;(4)本研究确定了单洞双线大断面隧道通风和排烟方案及效果,为轨道交通领域类似工程通风排烟设计提供参考。     

动荷载作用下高温冻土路基动力响应的模拟试验研究

高温冻土地区铁路路基,由于列车动荷载对土体产生扰动而影响其稳定性。通过分析影响冻土路基应力、变形及温度场等主要因素,建立冻土路基模拟试验装置;在路基内部及周围地表布设压力和变形传感器,并用自行设计列车动荷载加载装置对路基施加模拟荷载,进行冻土路基动力响应模拟试验。试验获得不同动荷载频率作用下路基周围地表变形以及内部土压力的变化规律。试验结果表明:动荷载频率对地表竖向位移及路基土压力的影响均存在一个临界值,采用适当的列车行驶速度可减小对冻土路基的挠动;路基内部温度场监测结果表明,动荷载可引起土体局部温升,建议采用积极的防护措施以保护路基的冻结状态。研究成果可为维护青藏铁路路基稳定提供参考。     

自密实混凝土性能劣化对CRTS Ⅲ型板式轨道荷载效应的影响

充填层是CRTS Ⅲ型板式轨道的核心部件,由于板式轨道是典型的“三明治”结构,充填层易受环境的影响而出现性能劣化,从而对轨道结构不利。为探究充填层自密实混凝土性能劣化对板式轨道荷载效应的影响,采用ABAQUS软件并结合已有的充填层混凝土损伤研究结果,建立充填层整体损伤工况和更接近实际使用情况的充填层梯度损伤工况的轨道结构有限元模型,计算轨道结构在不同工况的列车荷载和温度荷载下,轨道板、充填层和底座板的应力与位移变化情况,分析充填层疲劳损伤对轨道结构整体性能的影响。结果表明,充填层混凝土的整体损伤将导致充填层刚度显著下降,在列车和温度荷载下,轨道板和充填层组成的复合板易出现各方向的位移,使轨道结构出现局部磨耗增加和轨道不平顺等现象;充填层受荷时各向应力均大幅减小,轨道板的总体应力上升且易出现应力集中,底座板应力相较于其上部结构受充填层性能变化的影响较小。充填层出现四周梯度损伤时,不同荷载作用下,从损伤区至未损伤区应力和位移表现为连续变化,未出现明显的应力集中和应力突变;不同荷载作用下,轨道结构出现损伤的区域应力明显下降,但未发生损伤的板中部区域应力上升,加速了板中部区域的动载疲劳效应,...