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。     

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。     

重载列车作用下交叠隧道动力响应分析

以某重载铁路上跨引黄隧洞项目为研究对象,建立了重载货车-轨道模型和隧道-围岩-引黄隧洞有限元模型,提取了精确的横、竖向轮轨力,并提出了简化的加载方式;分析了有无道床橡胶减振垫情况下的隧道结构与引黄隧洞的动力响应。分析结果表明:在平底板底部和侧边施加橡胶垫层后,结构位移变化不大,铁路隧道的加速度衰减量最大为49.17%,发生在隧道拱顶位置,最大衰减量为6.8 dB;引黄隧洞交叉断面的最大衰减量为28.79%,发生在边墙位置,衰减最大为5 dB。该研究为类似隧道设计提供理论参考。     

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％.     

紧邻铁路暗挖地铁隧道动力响应实测与数值分析

铁路下伏隧道时,其动力响应异于无隧道的情况。以深圳地铁5号线紧邻平南铁路深民区间隧道为依托,采用加速度传感器对列车荷载在隧道初支上引起的加速度进行测试,并通过弹塑性动力有限差分法对列车荷载与隧道组成的系统进行动力响应分析。研究结果表明:列车速度为40～60 km/h,紧邻铁路隧道拱肩振动加速度峰值为0.06～0.10 m/s2,较地表路肩处竖向加速度峰值衰减90%～96%;对比有无下伏隧道工况,下伏隧道使列车荷载在表层土中激发的振动减小,而在隧道周边围岩中的振动增大,延缓列车动载在地层中衰减;隧道初支内力受列车动载影响,弯矩约增大1.4%。     

爆破振动及列车振动荷载作用下隧道动力响应实测对比研究

爆破振动荷载与列车振动荷载均可对邻近工程岩体及结构产生动力影响,但两者的荷载类型以及诱发的激振反应有较大差异.对金丽温铁路某运营隧道在邻近场区的330国道K17滑坡治理石方爆破振动和列车振动响应的对比监测表明,两者荷载作用方式不同,爆破振动响应曲线为单点振源逐步衰减曲线,列车振动响应曲线为连续振源耦合衰减曲线;当爆破工作面距离运营铁路隧道50 m,爆破药量在30 kg时,实测隧道侧墙及导洞岩壁爆破振速总体控制在1 cm/s左右,与列车通过振动荷载基本相当,爆破振动频率略低于列车振动频率,均未发现结构共振现象,可供类似工程参考.     

车致振动在盖挖逆作法施工地下结构中的传播规律研究

以某铁路车站站场下地下结构盖挖逆作法施工为工程背景,首先现场测试分析了城际铁路列车通过时地下结构的振动响应,其后建立了动车组-轨道结构-地下结构系统耦合动力分析模型,仿真分析了城际铁路列车通过地下结构的全过程,系统探讨了地下结构的车致振动响应及其空间传播规律,揭示了地下结构车致振动机理。研究结果表明,地下结构车致振动随着与运营线路的距离加大而逐渐衰减,且衰减速度逐渐减小;结构动力响应随列车运行时速的提高而增大。     

复杂地质大直径盾构隧道列车振动响应分析

对于高速铁路大直径盾构隧道,研究并讨论列车振动荷载对隧道结构安全性具有重大意义。以佛莞城际铁路狮子洋隧道工程为背景,基于ANSYS有限元方法,采用列车-轨道系统确定列车荷载后,计算不同工况下高速列车振动荷载对软硬不均地层大直径盾构隧道结构的影响,选取不同计算模型对比分析往复荷载作用下隧道地基累积变形的特征。计算表明:(1)双线同时有列车荷载作用时,产生的动力响应更为显著,且与两车间隔的时间有关,当间隔时间为振动周期的倍数时,振动效应最大;(2)较之主应力,列车振动对隧道位移和加速度的影响更加明显;(3)双线列车振动发生时间的偏差会引起响应的振动时程曲线产生约等于Δt的偏移现象,且振动幅值也会偏移,结构的动力响应与地层的动力响应(位移、加速度和主应力)存在相似的变化规律;(4)随着列车运行时间的累加,隧道基底土的累积塑性变形逐渐增大,但随着时间推移后期的增长速率明显减慢;(5)针对佛莞城际铁路狮子洋隧道,近东莞侧隧道基底以砂土为主,建议采用Anand J.Puppala模型进行累积塑性沉降计算;近广州侧隧道基底以淤泥为主,建议采用DingQing Li模型进行累积塑性沉降计算。     

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...     

既有铁路列车运营对新建下穿隧道的振动影响

以在建的某城际铁路暗挖隧道段下穿既有铁路线路为工程背景,对既有铁路列车运营对下穿隧道的振动影响展开研究,得到如下结论:因施工前对既有铁路线路采取的预加固措施及对既有铁路的运行速度的限制,有效减小了既有铁路运营对新建隧道带来的影响,列车动荷载引起的隧道内力及变形并不显著,不需要单独进行加固措施设计。     

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仰拱结构的疲劳寿命。研究结果表明：列车通过隧道时仰拱结构不同部位的各响应时程曲线呈现出波动起伏的峰谷交替现象,反映了重载列车车轮滚动通过的循环加载-卸载效应。基底脱空将使得过车时隧道仰拱的竖向沉降量以及最大主应力均有不同程度的增加,对隧道运营产生不利影响。基底结构受脱空宽度的影响较大,而受脱空深度的影响并不显著,在相同脱空深度下,仰拱的竖向沉降幅值随着脱空宽度的增加变化十分明显。基底脱空宽度对重载铁路隧道结构服役状态及运营寿命影响显著,为满足隧道运营的设计使用年限要求,V级围岩条件下隧道基底脱空宽度不能超过2 m,超限则必须及时进行整治,限制脱空的发展。同时在隧道建设过程中,若隧道基底围岩级别弱于IV级,应采取有效措施进行加固。     

基底空洞条件下重载铁路隧道铺底结构动力响应分析

为分析基底空洞条件下重载铁路隧道铺底结构的动力响应特性,确定其潜在易损部位,依托大秦铁路摩天岭隧道工程,采用有限元软件ABAQUS建立列车-隧道-围岩一体化三维数值模型,分析列车荷载单独作用和围岩压力与列车荷载共同作用两种工况下基底空洞对铺底结构的影响.结果表明:基底空洞会明显增加隧道铺底结构的动力响应,列车荷载单独作...     

城际列车运营条件下盖挖逆作法施工地下结构振动性能分析

本文以上海西站城际铁路运营条件下地下结构盖挖逆作法施工为工程背景,建立动车组-轨道结构-地下结构系统耦合振动分析模型,综合考虑地下结构盖挖逆作法施工对轨面不平顺的影响,系统分析地下结构施工时列车运营性能和结构动力响应,评判施工期间城际列车的走行性,探讨施工状态及顶板上覆土层厚度对结构振动性能的影响。研究结果表明:模型分析结果与现场实测基本吻合;地下结构盖挖逆作法施工能够保证城际列车安全平稳运行,在加强施工期间地下结构上方线路状态监测和轨道养护的前提下,运营列车可以不限速;地下结构车致振动响应随覆土厚度增大而减小。     

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。     

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。     

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。     

铁路隧道基底病害整治现场试验研究

以蜈蚣岭隧道病害整治为例,采用动力试验检测技术,对两种不同铁路隧道基底工况在列车运行荷载作用下的动、静应力以及加速度进行现场测试。试验结果表明,隧道基底结构受列车冲击振动作用明显。作用于隧道基底结构上的最大动应力值在0 3MPa以内,而在列车限速(<30km·h-1)行驶条件下基底结构上的最大峰值加速度达5 80m·s-2。在列车荷载作用下,两种不同基底结构的动力响应测试结果比较表明,采用20cm厚钢筋混凝土,且隧道基底与基岩之间加铺粘性防水层的隧道基底结构形式更优。     

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。     

朔黄重载铁路提速试验研究

重载铁路是货运专线铁路的特殊类型,其提速对于提高我国铁路运量和增加经济效益具有显著影响。以朔黄铁路北岗中桥为研究对象,通过现场动力性能试验,研究列车在提速情况下对桥梁结构动力性能的影响。通过对试验结果分析得出:在C_(64)、C_(70)与C_(80)编组列车作用下,试验测试速度范围内,实测桥梁动力响应与列车速度关系不明显,梁体跨中横向振幅等随列车速度的提高呈增长趋势,但增长幅度较小,桥涵结构可满足提速至时速80 km的安全运营要求。     

世界各国铁路发展精彩纷呈

俄罗斯铁路Сапсан列车投入运营 2009年12月18日，俄罗斯铁路公司Сапсан高速列车在莫斯科-圣彼得堡线路上开始正式投入运营。Сапсан列车是西门子公司为俄罗斯铁路生产的牵引动力分散型Velaro系列宽轨高速电动车组，设计列车最高运营速度250km／h（以后有可能提高到300km／h）。列车由2辆头等车、7辆二等车和1辆酒吧车共10辆编组。