列车振动荷载作用下高速铁路近距地铁平行隧道的动力响应特性分析

为研究高铁列车和地铁列车同向以不同速度行驶时的振动对高铁隧道衬砌结构的影响,采用模拟的列车振动荷载,在铁轨上施加对轮轴的模拟振动荷载并考虑列车速度来研究同向列车振动荷载下高铁隧道衬砌的动力响应特性。结果表明:在同向行驶的列车振动荷载作用下,对于隧道特定监测点而言,存在一个列车行驶振动响应的影响区,列车行驶至该监测点时,其振动响应最大;高铁隧道中部横断面衬砌振动响应从上到下逐渐增大,拱脚、拱底竖向应力幅值分别为拱腰的1.63、2.26倍,加速度最大幅值分别为拱腰的1.21、1.29倍。     

高速铁路列车振动荷载对下穿隧道地层动力响应分析

以某隧道下穿高速铁路项目为背景,隧道下穿高速铁路施工为特级风险源,对地层沉降要求极为严格。对隧道下穿施工期间,在列车振动荷载作用下产生的地层动力响应进行了三维数值模拟分析。数值模拟计算结果表明,下穿隧道与高铁路基交叉点处为该工程薄弱环节,在设计与施工过程中需对此处采取加强措施,以保证施工安全及不影响列车正常运行。     

高速铁路振动荷载作用下的土体动力响应及对下穿地铁隧道的影响分析

利用动力响应分析原理,通过有限元分析程序模拟某高速铁路现场条件,得出结构体的位移、速度及加速度时程曲线.通过对特征点的位移、速度及加速度的变化情况分析,评价在该高速铁路路基下修建下穿地铁隧道的可行性,得出下穿地铁隧道对该高速铁路后期运营的影响不大,可以满足各项指标要求;其主要的风险是施工期间的工程安全.     

三维交叠隧道列车运营对环境的振动影响

北京站至北京西站地下直径线宣武门地段交叉穿行地铁2号线及4号线宣武门车站,以此复杂的空间三线交叠隧道为背景,对列车振动荷载下的动力响应进行研究.通过荷载数定法和解析公式法,分别计算既有地铁列车和直径线铁路列车的振动荷载曲线,并作为激励源作用于所建立的宣武门地段的动力有限元模型上,进行三维动力有限元数值模拟,通过有效地选取拾振点和振动参量,对其动力响应的特点及振动传播规律进行分析研究.结果表明,北京地下直径线宣武门地段的开通运营会增加邻近地铁结构的振动响应和附加动应力,对结构耐久性和正常使用有一定影响;地面点产生的振动速度较小,不会对地面结构造成损坏;地面点的垂向振级超过规范标准;考虑此地段振源复杂、结构重要,建议采取较高减振措施,不需特殊减振;动力响应随着离开振源的距离不同而呈有规律的变化,且在离开振源水平向一定距离内存在振动放大区.     

深圳地铁重叠隧道列车振动响应测试与数值分析

在对深圳地铁重叠隧道各典型断面现场振动加速度测试的基础上,结合相关车辆体系的振动理论,得到了重叠隧道各典型断面列车振动荷载的数学表达式,进而采用有限元法分析了各典型断面隧道结构的动力性态。分析表明:计算结果和实测值符合良好;对于单洞双层的隧道结构,最不利受力位置出现在隔板与边墙的连接处,而双隔板结构对列车振动的反应小于单隔板结构;结构设计受静力控制,但需要考虑列车振动对结构的影响。     

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。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，为隧道仰拱设置中综合考虑动静力影响提供一定的参考。     

隧道振动响应研究进展

阐述铁路隧道振动产生原因和传播特点.从理论分析模型、隧道结构振动响应、隧道地基土振动响应、环境振动响应及减振措施等方面,综述铁路隧道振动问题研究的进展.认为目前研究中存在的主要问题是:计算模型不完善;缺乏对隧道结构长期动力特性的研究、对高速铁路隧道动力响应的试验研究;减振措施缺乏针对性.指出今后的研究工作重点应是:将材料损伤本构关系引入到隧道振动响应数值模型中,建立以轨道、隧道和围岩为一体的、考虑结构损伤在内的完整数值模型,并在此基础上分析研究隧道结构长期动力特性;针对高速铁路隧道开展现场测试、动力模型试验;采用数据分析与模拟试验相结合的方法,研究各工况的环境振动响应,提出针对不同地层和结构埋深的最优减振措施.     

高速铁路路基动力响应规律及其影响分析

高速列车荷载的数值模拟主要有静力荷载乘以动力系数表示的动力荷载模式、现场实测得到的荷载模式、实验室采用的荷载模式和模拟列车动荷载模式。论述连续弹性支承无限长梁模型、弹性点支承梁模型、车辆-轨道耦合系统动力模型,结合秦沈客运专线实际,计算分析铁路路基动力响应（位移、加速度、应力）的分布规律及其影响因素,并将模拟计算出的路基动力响应数值与秦沈客运专线现场实测数据进行对比,论证采用列车荷载模拟方式和分析计算模型的正确性和可行性。     

高速铁路道岔区动力响应的模拟研究

介绍了道岔区动力响应的模拟方法，重点考虑了道岔区几何尺寸与钢轨踏面的复杂变化，对轮轨接触采用了离散点精确描述与线性插值相结合的综合处理方法，建立了全车模型，分析了高速条件下道岔的动力响应。     

地铁列车振动荷载作用下近接隧道动力响应分析

地铁列车振动引起的动力响应是地铁营运期间的重点问题。为研究地铁列车振动荷载作用下近接隧道的动力响应,依托工程实例,以激振力函数法模拟列车振动荷载,利用FLAC3D软件建立隧道及周围土体三维数值模型,对近接隧道结构不同位置的振动加速度、应力、位移响应进行模拟分析。结果表明：(1)隧道底板的加速度响应大于顶板,左侧壁、中板和右侧壁,中部位置的测点加速度峰值最大;(2)隧道左侧壁和右侧壁上测点距底板距离越大,应力响应越小,而中板上测点的应力响应基本不随距离变化;(3)隧道底板上各测点竖向动位移均随时间不断增大,并且大致可分为3个阶段,随着底板上测点与地铁隧道的距离增加,其竖向动位移量呈线性减小。     

基于高速列车振动荷载的桩-土-结构相互作用分析

通过总结高速列车振动荷载相关研究,给出高速列车振动荷载简化表达式。将端承桩看作连续分布水平弹簧-阻尼单元的动力Winkler地基梁模型,建立不考虑轴向力影响的动力平衡微分方程,利用Laplace变换求得动力荷载作用下的水平动力阻抗,通过群桩模型计算结果验证其频率相关性,随着荷载频率变化,水平动力阻抗出现大幅度振荡。建立86 m×142m×86 m 3跨高速铁路刚构桥有限元模型,分析高速列车通过时考虑与不考虑桩土相互作用的桥梁动力响应。对比计算结果,考虑桩-土相互作用的影响,结构将产生更大的位移响应,而上部结构节点力却相应减小;随着列车运行速度变化,桩土相互作用强度也同时发生改变;土层材料参数的变化也将影响桩-土相互作用强度,而且浅层土的影响大于深层土。     

竖井对高铁隧道内接触网风致振动的影响

高速铁路接触网属于复杂的空间耦联体系,其支持结构一直是我国高速铁路系统的薄弱环节.为给高铁隧道内接触网的设计和施工进一步提供理论依据,基于三维不可压缩N-S方程和标准k-ε两方程湍流模型理论,建立隧道-竖井-列车-空气三维CFD数值模型.基于ANSYS Workbench平台,结合流固耦合计算方法等手段,确定竖井对交叉...     

基于LS-DYNA的城际高速铁路高架线路等速双向会车动力响应分析

基于LS-DYNA大型有限元仿真平台,建立了城际高速铁路高架线路双向会车动力学模型,通过测试数据对模型进行初步验证,在此基础上开展了等速交汇下的高架线路动力响应特点及规律的分析计算。计算结果表明:单向行车和双向会车对由高架线路振动引起的列车运行舒适度影响不大;在速度为100～500 km/h范围等速双向会车时桥梁跨中垂向挠度大于单向行车时的1.6～2.3倍,且在150 km/h和300 km/h出现了峰值,跨中横向挠度只有单向行车时1/2～4/5,且在400 km/h出现了峰值;2列车交会时轮重减载率略大于单向行车时减载率,而脱轨系数在大部分速度区段明显小于单向行车时脱轨系数。     

宝兰客专路堤段地面振动特性 试验研究与数值分析

基于高速列车动荷载激励引起的无砟轨道-路基-黄土地基体系的地面振动问题,对宝兰客专DK993+110处路堤区段地面振动进行试验研究和数值分析。对试验数据从时域和频域2个方面进行分析,研究不同车型的动荷载引起地面垂向振动加速度在黄土地基中的衰减规律,研究结果表明;在距离线路中心线10～24m衰减较快,随着距离增大,距离线路中心线24～42m衰减速度趋于平缓,且在30～42m处各型车引起地面振动均出现了振动反弹增大现象。建立车辆-轨道-地基系统模型,研究列车动荷载作用下的地面响应,发现与实测结果吻合良好,验证模型的合理性与计算的正确性,依据不同场地速度结构,通过改变地基介质模量比和覆盖层厚度的方式,分析地基介质模量比和覆盖层厚度对振动反弹增大的影响。分析车速对地面振动的影响,发现地面振动随车速增大呈增大趋势,且不同车速列车引起振动反弹区域也有一定差异。按《城市区域环境振动标准》评价该处地面振动Z振级,回归分析得出各型车引起Z振级符合对数衰减规律,但在振动反弹区30～42m处拟合效果较差,表明拟合公式适用范围应当限定在10～30 m之间。     

改进的动态灰色模型在高铁路基变形预测中的应用

在分析灰色预测理论的建模机理和已有动态预测模型研究成果的基础上,从级比检验、背景构造值及残差等方面分别对动态新陈代谢模型进行了改进以提高预测精度,并通过工程实例的部分数据验证其改进效果,而后将其应用于工程中不同位置测点沉降变形的实时预测与分析。研究结果表明:建立的改进动态灰色新陈代谢预测模型群,精度较高,即使对于波动较大的测点,其预测也具有一定的参考价值,适用于高速铁路路基沉降变形的实时预测。     

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。     

钢轨在动载荷作用下的动应力响应特性分析

为寻找钢轨在车轮动载荷作用下的最大动应力响应点,确定轨道超偏载检测传感器的合理安装位置。利用轨道弹射实验台提供的模拟轨道,运用非线性有限元分析软件ABAQUS,建立包含轮轨接触关系的模拟轨道有限元模型,分析研究钢轨在车轮移动载荷作用下的动应力响应规律。同时通过实验验证有限元分析的结果。通过有限元分析与实验分析得到钢轨侧面上的应力分布与变化规律研究。研究结果表明:钢轨在车轮动载荷作用下,在钢轨侧面上沿钢轨横截面法向正应力响应最大,最大应力响应点在钢轨跨中最上方,将轨道超偏载检测传感器安装在最大应力响应点附近可显著提高信号的信噪比。     

基于收益管理的高铁动态定价方法

以高速铁路市场化定价为背景,提出高速铁路动态定价模型。根据列车停站方案的差异,以列车旅行时间进行列车分级;通过分析高铁沿线各点对之间的历史客流出行信息,从旅客出行的价格敏感性和时间敏感性角度出发对旅客进行分类,并根据历史售票数据得出不同类型旅客所占比例;在此基础上,以客票总收益最大化为目标,考虑票价上下限、列车能力和票价不到倒等约束,建立基于收益管理的高速铁路动态票价优化模型,并根据模型特征设计启发式求解方法。最后以京沪高铁为例,利用所提出的方法进行优化计算和分析,证明在不增加运力的前提下,考虑收益管理的高铁动态定价方法,可以有效提高客票收益。     

固定支承式悬浮隧道在列车荷载下的竖向动力响应研究

为了研究列车荷载下固定支撑式悬浮隧道的动力响应问题,以一拟建铁路隧道工程为背景,将水中隧道简化为两端简支的欧拉-伯努利梁,列车荷载简化为一系列移动集中力,建立列车荷载下隧道管体振动微分方程,并通过振型叠加法和隐式数值积分方法求解。以模态分析和时程分析为基础,探讨荷载列速度、水体对动力响应的影响。研究结果表明:移动荷载列通过悬浮隧道时,管体跨中位移放大系数在共振速度处出现了极大值。数据对比表明,水体惯性力相当于增加了隧道管体的附加质量,使其自振频率有所减小,进而减小了荷载列的共振速度,但水体会放大隧道管体共振时的位移响应。     

地铁盾构长距离下穿对既有铁路框架桥影响的数值与实测分析

地铁盾构近接施工产生的地层扰动与变形会对既有敏感构筑物使用安全造成威胁。为分析盾构下穿施工对既有铁路建构筑物变形的影响,以长沙地铁6号线盾构长距离下穿京广铁路客货运框架桥为工程背景,建立盾构下穿施工的三维数值模型。研究不同注浆压力、土仓压力及地层加固情况下框架桥和轨道的变形受力特性,并结合现场实测数据分析盾构掘进参数的变化特征及既有结构的变形规律。模拟结果表明：盾构左线先行施工对框架桥和轨道变形的影响大于右线;注浆压力和土仓压力的提高,以及地层加固措施的采取,能有效控制框架桥和轨道的沉降变形;轨道结构变形随注浆压力和土仓压力的提高而减小,分别达到0.30 MPa和0.16 MPa后继续提升时对沉降控制效果逐渐减弱。实测数据表明：右线盾构掘进参数相比左线较小且更稳定,总推力和刀盘扭矩控制在13 000 kN和3 500 kN·m以下可确保安全快速掘进;框架桥和轨道变形随盾构掘进变化明显,下穿前变形较小,下穿时变形开始增大,下穿后变形逐渐稳定;框架桥整体变形在-1.75～1.37 mm之间,轨道变形在-3～2 mm之间,轨道高低偏差和变形速率均小于控制标准。在施工过程中应重点关注先行隧道的...