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。     

荷载条件下原状膨胀土浸水膨胀变形试验研究

以兰新铁路第二双线一处典型原状膨胀土为研究对象,进行厚度为2 cm的原状膨胀土在不同荷载条件下的分级浸水膨胀变形试验,以研究含水率和上覆荷载对原状膨胀土膨胀量的影响。试验结果表明:原状膨胀土的膨胀时程曲线呈阶梯型增长,且在某一含水率下的膨胀量随时间变化呈现出直线剧烈膨胀阶段、外凸弧线减速阶段和直线缓慢膨胀阶段;上覆荷载对膨胀量起抑制作用,上覆荷载越大,膨胀土的膨胀量越小,上覆荷载越小,膨胀土的膨胀量越大,且膨胀土最终达到膨胀稳定时的饱和含水率随上覆荷载的增大在逐渐减小;在上覆荷载一定的情况下,含水率和原状膨胀土的膨胀量呈良好的对数关系,再依据不同上覆荷载对公式参数进行拟合,建立了含水率和上覆荷载耦合作用下原状膨胀土膨胀量计算模型,模型计算结果与实测数据吻合较好。     

地铁列车荷载作用下砖石古塔振动响应研究

为研究地铁荷载作用下砖石古塔的振动响应和安全性,以武汉洪山宝塔为研究对象,对该塔进行地脉动测试,基于随机振动理论计算其前2阶自振频率与相应振型。建立数值计算模型,得到模型的自振频率和振型,参照脉动测试结果对模型进行校核。基于校核后的有限元模型,研究地铁列车荷载作用下塔体各层最高处的水平振动速度的变化规律,并参照国家规范对不同工况下的塔体安全性进行评估。研究结果表明：宝塔在东西和南北方向的前2阶频率接近,振型也十分相似且均为平动振型。地铁运行引发的古塔振动主频率为0～15 Hz。各层最高处水平振动速度沿楼层高度方向均呈现先增大后减小随后再增大的趋势,最终在顶层达到最大值。随着振动源水平距离的增加,古塔各层最高处水平向振动速度总体均呈减小趋势,但在一定范围内存在振动放大区。该区域内的顶层水平速度的增幅虽未超过国家规范中省级文物保护单位的振动限值,但由于古建筑对振动速度的变化非常敏感且古建筑保护级别是动态的,类似于上述的增幅对古建筑是潜在隐患,建议在进行地铁线路规划时,应尽量避免将古建筑处于振动放大区内。在选定工况下,洪山宝塔与地铁线路的安全距离为12.5 m。研究成果可为古建筑周边轨道交通...     

地震及列车振动荷载下的地铁震害特点及防治

地震及地铁列车振动荷载在一定情况下会对地铁造成破坏甚至使其功能丧失,产生严重的后果。因此,必须对地铁的抗震研究予以足够的重视。介绍了近年来这方面的研究成果,包括在地震及列车振动荷载作用下地铁车站、区间隧道及地铁地基破坏的形式、特点及防治措施。     

列车振动荷载下路基-地基应力应变分析

应力应变是路基-地基系统动态响应的重要指标,也是评价路基与地基行车安全及舒适度的重要依据,因此进一步研究其意义重大。以Biot理论为基础,用数值模拟的方法,分别用线弹性本构模型及弹塑性本构模型(Pastor-Zienkiewicz Mark Model III)分别描述弹性与弹塑性砂土的动力特性,以Mat Lab以及FSSI-CAS 2D等软件为工具,进一步研究富含地下水环境下的弹性、弹塑性砂土路基-地基系统在列车通过时的应力应变特征。通过计算得到路基-地基系统内部应力应变的具体值及其变化规律,为解决类似问题提供一个新的方法,并可应用于实践。     

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。     

高速列车荷载作用下水泥乳化沥青砂浆层的应变速率研究

水泥乳化沥青砂浆主要承受列车垂向荷载,且处于动态加载过程。为研究CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率,基于车辆-轨道耦合动力学理论,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立列车-CRTSⅠ型板式无砟轨道-路基垂向耦合振动模型,研究CA砂浆层的应变速率及其影响因素。结果表明:路基上板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率大于其他基础。随着CA砂浆层和列车速度的增加,CA砂浆层的应变速率增大。CRTSⅠ型板式无砟轨道CA砂浆层的应变速率在4.763×10-3/s~2.025×10-2/s范围内变化。与仿真得到的应变速率相比,规范规定的应变速率不能完全反映CA砂浆层的实际应变速率。     

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.     

列车荷载下桩-土复合地基动力响应研究进展

研究目的:桩-土复合地基在列车荷载下会产生动力作用,甚至造成强度失效或整体变形破坏,严重威胁列车运行安全。因此,亟需开展列车荷载下桩-土复合地基动力特性的研究,对有效提高铁路路基的稳定性、保证高速列车的行驶安全具有重要意义。本文通过分析桩-土复合地基的加固机理及破坏模式,总结国内外关于桩-土复合地基在不同动荷载下的动力响应研究现状以及几种常用的不同桩型复合地基在列车荷载下的动力响应规律,并在此基础上指出目前的研究不足和提出未来需要重点关注的研究问题。研究结论:(1)尽管不同动荷载作用下桩-土复合地基的动力响应呈现了不同的特征,但在动荷载下桩体响应都大于土体响应,这与桩-土复合地基的作用机理吻合,不管在静载或动载下桩体承担了大部分荷载,因此对桩-土复合地基动力响应的研究应重点分析桩体的响应,但同时也不能忽略桩间土的影响;(2)桩体材料、桩体形状、桩帽、褥垫层厚度、复合土体模量等因素都会影响复合地基的动力特性,列车荷载下桩-土复合地基的动力响应特性还与列车的车速、列车载重、循环次数等有关,且普遍认为刚性桩复合地基具有良好的抗震性能,碎石或砂砾垫层表现出良好的隔震作用;(3)列车荷载下不同桩...     

列车循环动荷载下地铁四孔交叠隧道长期沉降及控制分析

以南京地铁5号线下穿3号线为例,采用ABAQUS软件建立四孔交叠隧道的三维有限元模型,计算列车动荷载作用下的土体动应力,并结合经验模型预测交叠隧道的长期沉降量.结果 显示,交叠隧道最大沉降量达16.3 mm,曲率半径为13589 m,相对变曲为1/1100,均超出规范要求,须采取沉降控制措施.现场拟在5号线隧道施工期采用壁后注浆加固措施.结果 显示,采用地层加固措施后运营期交叠隧道的最大沉降量降低至10.4 mm,曲率半径增大至18750 m,相对变曲减小至1/2575,均满足规范要求.地层加固措施可有效控制隧道交叠区沉降的发展,保障隧道结构长期服役性能.     

条形荷载下加筋路堤边坡模型试验研究

研究目的:随着我国经济与交通运输业的快速发展,加筋土技术将越来越多的应用在路堤的修建中,用来提高路堤的承载力与稳定性并控制路堤变形。本文对未加筋、水平加筋、立体加筋黏性土路堤边坡进行多组模型试验,主要研究不同加筋形式、立体加筋不同竖筋高度对路堤边坡极限承载力、坡顶竖向沉降、坡面水平位移、筋材受力与边坡破裂面形态的影响,探讨两种加筋形式路堤的工作机理和加固机制。研究结论:(1)采用立体加筋方式对提高边坡极限承载力,控制坡顶竖向沉降与坡面水平位移的作用比采用水平加筋方式效果明显;(2)随着立体筋材竖筋高度的增加,边坡的极限承载力随之提高,坡顶竖向沉降与侧向位移也随之减小;(3)在相同加筋层数和加筋位置情况下,水平加筋与立体加筋形式下的筋材拉力分布规律基本相同,但立体筋材所受的拉力比水平筋材的大,即立体筋材能更好地发挥筋材的承载能力;(4)不论是水平加筋还是立体加筋路堤,其破裂面形态不同于未加筋时的连续圆弧破裂带,而是被筋条隔断为多个圆弧面,新产生的圆弧破裂面曲率增大,作用位置也更靠近路堤中部;(5)该研究结论可为加筋路堤边坡的设计和施工提供参考和技术支持。     

深圳地铁土压平衡盾构适应性研究

鉴于目前深圳地铁土压平衡盾构应用过程中所遇到的问题,对深圳地层特别是对盾构施工影响较大的特殊地层展开研究,得到特殊地层对土压平衡盾构施工的主要影响因素,进而提出土压平衡盾构对深圳特殊地层适应性的改进措施。     

高速列车荷载作用下粗粒土填料振动变形特性分析

路基振动变形影响列车运行安全与舒适性,开展高速列车荷载作用下粗粒土填料振动变形特性的研究具有重要意义。利用MTS加载系统和自制模型箱,构建室内粗粒土填料单元模型试验系统,模拟列车的动载作用,对粗粒土填料开展5万次循环加载试验,获得振动变形与加载次数的关系曲线,探讨动应力幅值、加载频率对振动变形的影响。结果表明,在动应力幅值为25～200 kPa、加载频率为2～8 Hz的循环荷载作用下,粗粒土填料的初始振动应变为0.001 0～0.003 8,5万次加载后稳定振动应变为0.000 8～0.002 0;振动应变与加载次数呈负幂函数关系,且随动应力幅值、加载频率的增加而增大。根据试验结果建立路基基床振动变形分析模型,验证模型的合理性。研究结果可为高速铁路粗粒土路基的振动状态评价提供参考依据。     

大振次列车动荷载作用下桩网加筋路堤土拱效应模型试验研究

通过桩网加筋路堤足尺模型试验,研究速度324km/h时列车120万次轮轴动荷载作用下,桩帽高度位置和3.2m路基范围内动土压力随振次的变化规律,分析长期动荷载作用下土拱演化规律。试验结果表明:桩土差异沉降较大时,桩帽承担约90%的动荷载和静荷载,土拱加强了路基中动应力往桩帽的传递,路基中动应力分布按Boussinesq公式计算不合理;长期动荷载作用下,桩土动应力比减小,但幅度变化不大,说明土拱弱化不明显。     

地铁荷载下隧道周围粉性土变形的影响因素

针对地铁循环荷载作用下饱和粉性土的变形特性,对上海地铁10号线国权路站附近的饱和粉性土进行GDS(Global Digital Systems)循环三轴试验。试验结果表明:动应力幅值和固结比一定,累积塑性应变随振动频率的增大而变小;固结比和振动频率一定时,累积塑性应变随动应力幅值的增大而增大;动应力幅值和振动频率一定时,累积塑性应变随固结比的增大而增大。通过正交表L_8(2~7)进行安排试验,同时借助编码技术对变量进行分析,得到隧道轴向变形的回归方程,并考虑动应力幅值、固结比和振动频率等因素对回归方程显著性和失拟性进行检验。研究结果表明:该方程是可信的,影响地铁隧道轴线变形的主要因素是动应力幅值,其次是频率和固结比。研究成果对地铁隧道设计具有参考价值。     

越江地铁隧道土压平衡盾构施工土压力分区研究

在江底进行地铁盾构施工,若土仓压力控制不当,会使江水涌入掘进面,带来很大危险.为降低盾构越江施工的风险,以杭州地铁1号线盾构隧道越江工程为背景,根据该区间工程的线形、地质水文特点及周边环境的情况,将盾构越江段分为6个区段,并分析了各区段的特点.在试验段施工参数实测数据分析的基础上,根据越江段的分区情况和施工环境等条件,提出了越江段的土仓压力合理设定值为0.15～0.38 MPa.越江段土仓压力实测结果为0.21～0.52 MPa,土仓压力实测值与理论值的比值为1.08～2.17.通过对土仓压力进行分区研究,为土压平衡盾构顺利穿越钱塘江提供了一定的技术参考,也可为其他越江盾构工程提供借鉴.     

地铁及城轨列车压溃式吸能装置研制

介绍了压溃式吸能装置的设计原则、国内外研究及应用情况等,重点介绍了扩张式压溃装置的研制.     

列车动荷载作用下桩网结构路基土拱效应分析

目前对桩网结构路基的研究多是基于静力作用进行的。本文采用ABAQUS有限元分析软件,计算分析了列车动荷载作用对桩网结构路基土拱效应的影响。结果表明:动荷载对土拱效应的影响与路基高度、土工格栅和桩间土性质密切相关;当路基内部形成完整土拱时,动荷载对土拱效应基本无影响,但会引起低矮路基中的非完整土拱发生失稳、退化;土工格栅的存在可以减小动荷载对土拱效应的影响;桩间土较软时,动荷载对土拱效应的影响更为明显。     

持续动荷载作用下基床粗粒土填料累积塑性应变试验研究

粗粒土填料在重载铁路基床层广泛应用,其受列车动荷载影响明显,研究基床粗粒土在持续动荷载作用下的累积变形有重要意义。通过制作不同含水率的粗粒土试样,对试样开展不同围压、不同动应力幅值的大型动三轴试验,分析试样在持续动荷载作用下轴向累积塑性应变的增长特点。基于安定理论,划分不同条件下试样的动力行为,探讨含水率对粗粒土试样累积塑性应变的影响,得出不同动力行为之间的临界应力表达式。建立塑性蠕变动力行为累积塑性应变预测模型,模型的准确性验证表明:此模型在动荷载重复次数N≥50 000时有较高准确性。试验结果对重载铁路基床层动力稳定性评价有参考价值。     

地铁隧道下卧土体动力特性模型试验研究

研究目的:地铁车辆动荷载的长期作用会使隧道产生不同程度的沉降,对其运营稳定性产生不利的影响,对于饱和软土地层条件,隧道的沉降更为明显。开展动荷载作用下地铁隧道下卧土体的动力稳定性研究,有助于正确认识地铁运营荷载对周围土体的影响,并为隧道周围土体的加固提供依据。研究结论:通过分析盾构隧道的运营受力特征,设计了物理模拟试验系统,对地铁盾构隧道下卧粉质黏土的动力特性进行了研究,分析了不同荷载幅值、不同频率条件下隧道下卧粉质黏土的动力响应特性,并对动荷载作用下隧道的沉降特征进行了分析。试验结果表明,盾构隧道下卧粉质黏土在动荷载的作用下,土体的动力响应随距离的增加而衰减,且距离隧道越近衰减趋势越明显。动荷载峰值越大,隧道沉降越大;荷载峰值相同、振动次数一定时,荷载振动频率越低,隧道的竖向沉降越大。