兰新铁路防风明洞结构形式设计研究

兰新铁路第二双线穿过著名的百里风区和三十里风区,风力强劲,且出现大风的频率高,风害极为严重。为了保证列车安全、快速、正常运营,最大限度地减少限速和停轮,在百里风区和三十里风区的核心区研究防风明洞方案,本文从结构形状、建筑材料、施工工艺等方面对防风明洞结构进行了研究。     

防风明洞预制构件接缝连接方式

兰新铁路第二双线百里风区、三十里风区核心区的浅路堑及路堤地段设置防风明洞,其结构形式采用分片预制构件。结合防风明洞荷载和结构特点,介绍预制构件接缝的刚性连接、螺栓连接和钢结构连接后浇筑混凝土的刚性连接,并从使用性能和安全、结构受力和投资、施工方面分析连接方式的优缺点,推荐采用浇筑混凝土的刚性连接方式,根据施工需要也可采用预制构件中预埋钢板与型钢临时连接方式。     

铁路简支梁桥风荷载探讨

基于横向风中铁路16m、24m预应力混凝土T形简支梁桥单体、YZ     

铁路路堑型明洞顶部垂直土压力的研究

由于受到地形限制或平山造地政策的影响,浅埋明洞回填深度可能较大。而规范中的土柱法仅适用于回填高度较低的情况且并未对回填土高度做出明确规定,所以简单使用土柱法已经不能满足工程安全与经济的要求。为明确明洞回填土荷载,基于Marston理论考虑明洞拱部上方内外土柱变形差异以及偏压回填情况,建立路堑型明洞拱顶垂直土压力计算模型和计算公式,给出不同埋深土压力系数的取值,理论计算与有限元结果相吻合。研究结果表明:路堑型明洞拱顶垂直土压力变化趋势为先增大后减小;埋深大于10 m时,路堑对称型明洞拱部垂直土压力的分布规律不再随埋深改变而发生变化;路堑偏压型的分布规律则随埋深变化而变化,埋深增大两侧土压力分布系数差值越小。     

双线拱形明洞拱架车设计及应用

在既有正线上增建双线明洞,如何在限界净空非常紧张的条件下,不中断行车灌筑拱部混凝土,是个难题。文章介绍了明洞拱部施工用模板—拱架车的设计及应用效果。该拱架车结构简单、安全可靠,各部刚度及稳定性能够满足使用要求,为在限界净空紧张的双线地段增建明洞,提供了可借鉴的范例。     

既有铁路隧道接长明洞施工技术研究

介绍在既有铁路隧道出口接长明洞采用分段施工、拱部滑模施工技术,克服小半径曲线地段施工困难,保证行车运输安全和明洞施工安全。     

落石冲击下大跨度拱形明洞结构力学响应

为研究大跨度铁路隧道拱形明洞结构在落石冲击下的受力情况,以双耳墙式拱形明洞为研究对象,采用动力有限元方法,通过改变回填土厚度、落石质量和冲击速度对拱形明洞结构的力学响应进行了研究.研究结果表明:在落石冲击作用下,当回填土厚度小于2.5m时,拱顶处力学响应最显著,当回填土厚度大于3.0m时,拱脚处力学响应最显著;随着回填...     

拱形明洞在短隧道群中洞口高边坡的安全应用

郑西客专为了有效地控制沉降,构筑物设计理念以桥隧为主,ZXZQ03标部分隧道之间为短路基桩板结构及单跨桥相连,洞口原设计为斜切式洞门,洞顶边坡为高边坡刷方,部分隧道口增设拱形明洞防护结构,采用拱形明洞接长及连接方案,确保动车运营安全。     

郑西客运专线黄土隧道半装配式拱形明洞接长施工技术

为了确保开通运营后列车行车安全,在郑西客运专线联调联试期间,铁道部要求对黄土隧道洞口高边仰坡及相邻距离较短的隧道增设拱形明洞防护工程,通过设计施工紧密结合,打破常规思维,创新明洞结构设计形式,合理组织明洞同步平行施工,安全、顺利、迅速完成了半装配式拱形明洞施工,为今后类似条件下的隧道洞口明洞施工积累了一定经验,可供类似工程参考。     

沪昆高铁北盘江特大桥导风栏杆防风效果风洞试验研究

为满足列车在25 m/s风速下以设计速度350 km/h安全通过桥梁,以沪昆高铁北盘江特大桥为工程背景,研发一种桥梁防风装置—导风栏杆。每根导风栏杆由挡风面、导风角、通风孔、加强肋、安装孔构成,挡风面近似为一个扇形结构,上部有导风角,挡风面上部均布通风孔。每根导风栏杆以一定的间距排列,通过螺栓与下部预埋组件相连。通过风洞试验和风-车-桥耦合分析对导风栏杆进行防风效果验证。结果表明:导风栏杆的应用解决了列车在大风情况下的全速安全运行问题,同时提高了列车的乘坐舒适性。导风栏杆兼具挡风、导风、栏杆功能于一体,同时发挥了桥梁防风、行人安全防护的功能。大部分风通过带折角的倾斜导风叶片进行转向,减小了风荷载对导风栏杆的受力,同时减小主梁的受力。     

考虑水荷载作用的铁路隧道衬砌结构设计

采用室内模型试验方法,通过改变围岩注浆圈模拟介质的渗透系数,进行10组铁路隧道衬砌结构的水荷载折减系数测试试验,研究水荷载折减系数与注浆圈综合渗透系数的关系。试验结果表明,当围岩注浆圈渗透系数小于10-5cm.s-1时,水荷载折减系数取0~0.3为宜;反之,取值为0.3~1。按考虑水荷载和不考虑水荷载两种受力模式对隧道衬砌结构进行计算分析结果表明,存在较大水荷载作用的隧道衬砌结构设计不宜套用标准图,建议采用钢筋混凝土圆形衬砌结构。     

基于非结构网格的风压分配方法

刚性模型测压风洞试验测试得到的测点风荷载一般无法直接用于结构抗风设计及风致响应计算。以结构表面风压测点作为控制点,通过多项式插值得到非结构网格并将测试得到的测点风荷载匹配至网格的节点和虚面上,以此作为计算分块风荷载、整体风荷载、节点风荷载及风致响应风荷载输入的依据。以某大跨度空间结构为例,说明了该方法的可行性、准确性和通用性。     

强风区铁路风沙防治工程最大输沙量与携沙风荷载计算方法

针对强风区铁路风沙流灾害防治工程,开展最大输沙量和强风携沙风荷载2个最关键工程计算问题的研究。结合现场踏勘资料与测试数据,分析风向、风力和持续时间3个影响因素对最大输沙量矢量合成与计算的控制影响,基于优势强风流理论,归纳给出信风型、季风型和对流型3种典型工程风型的输沙量计算方法,并且为准确采集沙样数据,专门设计出能随主风向自动转动的野外自动风导向积沙仪。基于现场测试数据,根据相似准则与量纲和谐原理,推导强风区携沙风单位体积沙砾颗粒流体平均飞跃速度计算公式,用于强风区携沙风冲击荷载计算,计算结果符合工程实际,满足工程计算要求。     

土质地层中隧道上覆荷载计算研究

在隧道结构计算分析时,如何计算确定作用在隧道结构上的上覆荷载的大小及分布是设计的关键。对于土质地层中的隧道,埋深较浅时上覆荷载计算时常采用全部覆土重量,而当土层较厚,隧道埋深较大时通常会采用太沙基公式、普氏压力拱理论公式及隧道设计规范公式等,这些公式在选用时尚存在一些问题,通过对比隧道在土质地层中几种公式计算的上覆荷载规律,分析各计算公式存在的问题,加以改进推导出了隧道在土质地层中竖向荷载的建议计算公式,并通过全国各地区实测数据加以验证。研究结果可为类似条件下工程的设计提供借鉴和参考。     

通过气候风洞试验可提高车辆能效

介绍了维也纳阿森纳尔铁路技术试验中心利用气候风洞实验室,对轨道车辆的空调系统进行节能的试验研究。在不影响舒适性的情况下,通风采取新风量调节和废排风的热回收,可以显著降低能源的消耗。     

纵向风对高海拔铁路隧道火灾烟气时空分布的影响

目前对高海拔铁路隧道火灾的研究较少。本文应用火灾动态仿真模拟软件(Fire Dynamic Simulation,FDS)对海拔500,3000 m铁路隧道内的火灾烟气蔓延进行了数值模拟分析,对比了高海拔环境低温、低压、低氧等显著特征及纵向风速对隧道火灾的影响。结果表明,在本文的火灾计算条件下海拔3000 m时隧道内的最高温度比低海拔时低24.8%,CO浓度增大30%~50%;海拔3000 m时随着纵向风速增加,拱顶最高温度显著下降,最大降幅达62.5%,且最高温度点向下游偏离火源区边缘上方;火源上游温度减小且升温范围逐渐减小,纵向风对上游烟气的“稀释”“阻拦”作用强于下游。     

铁路站台雨棚风洞试验取值规律的探讨

研究目的:铁路无站台柱雨棚为四周开敞建筑,通常采用钢结构形式,为风敏感结构,本文通过对14个无站台柱雨棚风洞试验的结果进行分析,归纳总结其共性特征,并与现行《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)进行对比分析,得出无站台柱雨棚风荷载体型系数的一些分布规律,为结构计算提供参考。研究结论:(1)铁路无站台柱雨棚风压系数介于0.1～0.9之间,风吸系数介于-0.3～-2.0之间;(2)试验得出的风压体型系数一般小于《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2001)类似参考值,而风吸体型系数两者较为接近;(3)檐口、洞口处的风荷载具有放大效应。     

锯齿形雨棚屋面风荷载体型系数取值探讨

研究目的:开敞式锯齿形雨棚屋面风荷载体型系数的取值目前没有可供设计使用的规范条文,现阶段一般是进行风洞试验,由风洞试验结果得到相关的体型系数。本文结合苏州站、南京南站无站台柱雨棚风洞试验,研究开敞式锯齿形雨棚屋面风荷载体型系数的分布规律,并与封闭式锯齿形屋面进行对比,为锯齿形屋面结构计算提供科学依据。研究结论:(1)开敞式锯齿形雨棚屋面,其风压体型系数均不大,大部分在0.3左右或小于0.3;(2)风吸体型系数除极小范围的边缘区域达到-1.6外,大部分在-0.3～-0.6之间,与《建筑结构荷载规范》(GB50009—2001)封闭式锯齿形屋面较为接近。     

无竖井单线隧道活塞风影响因素分析

采用非恒定流活塞风计算理论,按列车行驶在单线无竖井隧道中的不同位置,分四种情况(列车部分进入隧道,列车全部进入隧道,列车部分驶出隧道,列车全部驶出隧道后活塞风的衰减过程)建立了简化的活塞风分析数学模型.在此基础上,通过MATLAB软件进行数值求解,得到列车经过某区间隧道时的活塞风速度变化情况.分析了列车运行速度、列车长度、列车对隧道的阻塞比以及区间隧道长度对活塞风的影响.本方法可以作为列车以不同速度行驶在各种单线、无竖井隧道内活塞风速度的试用计算工具.