基于动载试验模态柔度分析法在大跨连续梁桥状态评估中应用

本文采用三维、可压缩、非定常SST湍流模型,研究列车高速通过隧道时,隧道长度对车体内外压力变化的影响规律,并采用动模型试验对数值计算方法进行对比验证.研究结果可为评估列车高速通过隧道过程中耳感舒适性提供参考依据.     

快速估算高速列车突入隧道引起的压缩波

高速列车突入隧道会在隧道端口引起微压波,影响周边环境,而洞口微压波与初始压缩波紧密相关。文章对比分析了计算初始压缩波的三种理论研究方法的特点,并采用计算时间较短的三维解析方法对高速列车突入隧道产生的初始压缩波进行数值模拟研究。通过与国外实验结果对比,验证了计算方法的正确性,并研究了列车头型对初始压缩波的影响特性,为高速列车和隧道设计提供参考。     

高速铁路隧道内外压力脉动数值模拟用边界条件的研究

高速列车通过隧道将诱发隧道内外的压力脉动,其中包括隧道内压力波和隧道进出口波。在对这两类空气动力学现象同时进行数值模拟时,会产生有关开放边界和隧道出口端边界的选用问题。文章基于三维可压缩非定常湍流流动模型,采用CFD软件中的滑移网格技术,模拟高速列车穿过隧道的全过程。通过改变两种计算区域隧道远场开放边界条件以及隧道出口边界条件,考察了其对隧道内压力波以及进口波计算结果的影响特性,得出了开放边界对进口波影响较大,出口边界对隧道压力波影响较大。研究进出口波时,开放边界采用黎曼边界条件较合适;研究隧道压力波时,出口边界采用压力边界条件较合适。     

高速铁路隧道内瞬变气压和乘车舒适度准则

高速列车通过隧道时所诱发的各种空气动力学效应中,瞬变压力问题是需要在隧道设计中着重考虑的.瞬变压力不仅会作用于隧道结构和车辆,而且会对乘员健康和旅客乘车舒适度产生不利影响,文章对此进行了研究.同时,在对国外有关技术标准研究分析的基础上,通过现场试验着重对我国高速铁路隧道设计气压舒适度准则提出了建议.     

时速200 km动车组通过隧道时空气动力学效应现场试验与研究

与常规铁路隧道不同,客运专线铁路隧道设计除了要考虑满足围岩稳定性、建筑限界等外,还必须考虑高速列车在隧道中运行时所诱发的空气动力学效应的影响。文章通过遂渝线200km/h提速综合试验中的隧道气动力及结构动力学试验,对200 km/h动车组通过隧道内和列车上瞬变压力、空气动力荷载、列车风、微气压波等进行分析与研究,从而为时速200 km/h客运专线隧道的设计提供依据。     

基于小波包变换的隧道损伤识别

隧道作为交通工程的重要组成部分,及时发现隧道损伤并修复是隧道运营安全的重要保障。文章以二维隧道模型为研究对象,采用高速列车通过隧道时所产生的压力为施加荷载,通过有限元模拟得到衬砌内层节点的位移时程曲线,用小波包变换对相应的曲率曲线进行分解,使用位移曲率能量标准偏差作为损伤指标对损伤的位置进行识别。研究分析表明,该方法能够有效地对隧道损伤位置进行识别。     

高速列车通过隧道时压力波动过程的模型试验

文章通过模型试验对高速列车通过隧道时产生的复杂压力场进行了模拟,并对试验结果中的压力及压力梯度曲线进行了分析,将其中的压力波动情况和列车的运行情况相结合,较为清晰地对这一过程进行了描述和解释.     

客运专线铁路隧道瞬变压力现场试验及单维效应分析

客运专线铁路隧道的设计与研究中必须要考虑高速列车在隧道中运行时所诱发的空气动力学效应的影响,其中应重点考虑瞬变压力对旅客乘车舒适度的影响。文章通过遂渝线提速(200 km/h)综合试验中的隧道空气动力及结构动力学试验,对200km/h动车组通过隧道时隧道内瞬变压力的现场试验数据及其单维效应进行了分析与研究。     

开孔隔墙隧道内单列高速列车运行空气阻力的数值模拟研究

开孔隔墙隧道是一种新型的高速铁路隧道结构型式,与传统结构隧道比较,列车通过时空气动力学性能有较大不同。文章基于一维可压缩非定常不等熵流动模型及广义黎曼变量特征线法,建立了隧道内列车运行空气阻力分析方法,模拟了不同长度的有开孔隔墙隧道和无隔墙隧道空气阻力最大值和空气阻力平均值的变化规律,得出隔墙隧道可较大幅度地降低空气阻力,速度一定时隧道长度对内置开孔隔墙空气阻力幅值没有影响的结论。文章研究了2 000 m长度内置隔墙隧道的开孔间距、开孔大小和列车运行速度对空气阻力的影响特性,初步探讨了高速列车通过内置开孔隔墙隧道产生空气阻力与压缩波和膨胀波的关系及空气阻力最大值和车速的关系,为今后进一步研究内置开孔隔墙隧道列车空气阻力和该类结构隧道的工程应用提供了一定的基础。     

高速列车通过隧道时洞口瞬变压力的产生机理

高速列车进入隧道时洞口产生的压力瞬变既是隧道出口的噪音源,又是影响旅客舒适度的一个主要因素.文章用FIUENT三维流体数值模拟软件,模拟出洞口压力场的变化,解释了这一瞬变压力的产生机理,这对高速铁路新型洞门的进一步研究提供了理论基础.     

高速铁路交叉隧道动力学问题研究综述

文章针对高速铁路交叉隧道的分类和组合型式进行划分,分别阐述了其存在的关键动力学问题,并通过广泛的相关文献调研,总结了高速铁路交叉隧道在列车振动、空气动力效应以及地震震动等方面的研究现状与不足;指出了今后的研究重点:(1)考虑隧道结构、地层参数以及邻近交叉隧道的结构特征,建立高速列车-轨道-交叉隧道为一体的三维精细化分析模型,并用其开展定量安全评价;(2)开展车隧气动结构效应研究,提出保障隧道结构安全的工程措施,进而建立考虑列车气动荷载与其他动力荷载叠加作用下交叉隧道的安全性评估方法;(3)进行全方位的高速铁路交叉隧道地震动力响应研究,揭示交叉隧道结构本身的动力特性,提出相适应的抗震设计方法;(4)引入混凝土和岩石动力损伤本构关系,建立能考虑材料动态损伤的计算模型,以对结构在长期反复动力作用下的动力响应特性及其累积损伤效应开展深入研究。     

既有高速铁路隧道对开行高速磁浮列车适用性

既有高速铁路的线路空间线型、桥梁设施基本能够满足高速磁浮列车的开行要求,但隧道作为影响高速列车运行速度的重要因素,对于利用既有高速铁路开行磁浮列车的影响较大。空气动力学效应引起的隧道断面问题是影响隧道开行磁浮列车的主要因素,本文提出利用既有设计速度为250km/h与300～350km/h的高速铁路隧道开行高速磁浮列车的方案,包括降速、缩小列车断面积及提升车体气密性方案。以某双线铁路为例,原方案区间平均运行速度为204.8km/h。在不改变既有隧道断面的情况下,在既有高铁线路上开行磁浮列车,采用降速、缩小列车断面积及提升车体气密性方案,能够将区间平均运行速度提升至393.9～411.14km/h。由此得出,既有高速铁路隧道对开行磁浮列车具有一定的提速潜力。     

高速铁路隧道辅助坑道对瞬变压力影响的试验研究

通过模型试验对高速铁路列车通过带有辅助坑道的隧道时形成的气压波动进行模拟,并对试验结果进行分析,研究高速铁路隧道辅助坑道的位置、长度及断面面积对瞬变压力的影响.试验结果表明,辅助坑道的位置不同,即反射界面的位置不同,会导致产生膨胀波的叠加位置发生变化,从而对列车上空气压力波动会产生有利或不利影响;根据叠加原理,可以得出影响隧道瞬变压力的长隧道中辅助坑道最有利和不利位置.通过压力波动曲线比较可知,辅助坑道的长度对隧道内瞬变压力的影响不大;但辅助坑道的断面积不宜过大,否则会产生不利影响.     

渗流对铁路隧道内空气温度的影响

由于列车散热使得铁路隧道内空气温度升高,隧道热环境的恶化对列车安全运行及隧道内设备的可靠性带来一定的影响,隧道内热环境的模拟研究对铁路发展具有重要意义。文章通过建立隧道内空气温度非稳态模拟计算模型进行分析,重点考虑了隧道围岩内渗流对空气温度的影响;采用有限体积法对方程进行离散,用Matlab工具编写隧道内空气温度模拟计算程序;分别在不同的渗流作用系数下,对单线铁路隧道内空气温度进行模拟计算。分析得出,渗流对隧道内空气温度具有较大的影响,在隧道内热环境模拟中,特别是对于中长期模拟计算中不能忽略渗流的影响作用。     

隧道压力波数值模拟软件开发与应用

文章主要介绍了隧道压力波数值模拟软件的原理与应用.该软件以一维可压缩非定常流动模型为基础,采用特征线法计算列车通过隧道时产生的压力波及相关的空气动力参数.计算结果可以为确定隧道净空面积及探索隧道压力波减缓措施提供依据.     

紧邻地铁区间隧道基坑开挖对隧道结构的影响浅析

文章基于静、动力学有限元分析方法,建立了基坑与隧道相互作用的混合单元离散模型,分析了基坑对隧道结构力学行为的影响以及列车扰动情况下隧道结构的响应特征。研究结果表明,基坑开挖深度、基坑与隧道的距离、基坑开挖空间大小等因素对邻近既有隧道结构的静力变形和列车振动响应均有明显影响,其中卸荷规模是影响隧道位移场的重要因素。因此,可通过地基加固、优化基坑施工工艺、提高隧道结构刚度、加强隧道变形监测等措施来控制隧道结构的变形。     

兰渝铁路西秦岭特长隧道司乘人员舒适性分析

文章根据国内研制的一维可压缩非定常不等熵流动特征线法隧道压力波动分析工具,预测了西秦岭特长隧道采用56.54 m2、53.06 m2、49.12 m2三种不同净空面积值和时速200 km条件下,列车通过隧道时的车内外压力波动规律,进行了舒适性的判定,得出了西秦岭特长隧道采用较小净空面积满足国内舒适性标准的结论.文章结论为西秦岭特长隧道净空参数确定和采用不同施工工艺提供了空气动力学依据.     

列车动载引起下穿隧道振动三维数值分析

以上海轨道交通9号线R413标段的三孔并行盾构隧道下穿沪一杭铁路干线为背景,采用3D动力有限元对列车动载引起下穿隧道的振动影响进行了研究.结果表明:当对向行驶的两列车机车的后转向架轮载同时作用在B隧道正上方时,为隧道结构的最不利位置;在动载作用下,拱顶竖向压力随埋深呈多段非线性变化;下穿隧道拱顶竖向压力沿纵向呈悬练线形分布,最大值出现在双线铁路的中线处,向两侧逐渐减小,影响约在铁路中线两侧各12m范围,结构产生了显著的纵向拉、压力;经对计算振动加速度和测试结果比较,两者规律基本一致.     

高速列车荷载作用下仰拱对隧道整体动力特性的影响分析

仰拱作为隧道衬砌的重要组成部分,其设置对改善隧道结构受力状况,提高隧道结构的整体稳定性都非常重要。但在列车激振荷载作用下,仰拱在隧道整体结构中所发挥的作用还需要进一步研究。文章通过数值分析方法,从动力学角度对仰拱在高速铁路隧道列车振动响应中的作用和影响进行了探讨;比较了不同仰拱形式下隧道结构各控制点的动力学特性及衬砌和围岩受力特性,可为隧道仰拱设置中综合考虑动静力影响提供参考。     

断层与隧道相对距离对围岩稳定性影响的试验研究

目前关于断层破碎带破坏围岩完整性方面的研究已取得不少成果,但断层对隧道围岩稳定性的影响程度及其机理仍是一个模糊问题.文章以石吉高速五峰山一号隧道为背景,采用室内模型试验对有无断层、断层与隧道距离变化情况下的围岩破坏特性进行了研究.结果表明,断层与隧道距离在一倍洞径以内时,围岩不能形成完整的压力拱,断层的存在对围岩的稳定性影响较大;隧道开挖对隧道周线两侧围岩稳定性的影响具有不对称性.