缓冲结构对隧道气动效应减缓效果

基于三维、非稳态、黏性Navier-Stokes方程,采用k-ε两方程紊流模型,通过数值仿真技术,计算了列车高速进入隧道时产生的复杂压力场,对列车通过隧道引发的初始压缩波和压力梯度曲线进行了具体分析,比较了10种缓冲结构对初始压缩波最大压力值和最大压力梯度值的减缓效果.研究表明:设置缓冲结构对降低初始压缩波最大压力值的效果并不明显,减缓效果均在5.0%以内,但能有效降低最大压力梯度值,其中长度为20 m、断面面积为150 m2、开2个孔的缓冲结构的减缓效果最佳,减缓率为48.1%,并且隧道缓冲结构的长度、截面积、开口率和开口数量均对初始压缩波最大压力梯度值的减缓效果有影响.     

高速铁路并联隧道横通道对隧道内压力变化的影响

给出了高速列车穿越横通道高速铁路并联隧道时压力变化的三维非定常黏性流场数值模拟过程,研究了两条并联隧道横通道的面积变化、位置变化和斜交方式对并联隧道及横通道内压力变化的影响规律.计算结果表明:并联隧道横通道的存在,使得隧道内压力变化的最大值降低,隧道横通道断面积越大,则最大压力梯度的降低率越小,当横通道的断面积与隧道断面积之比为0.3左右时,其降低隧道中测点的最大压力及压力梯度的效果最好;横通道对隧道的降压效果与隧道交叉方式有关,横通道与隧道的斜交方式为正交,且正交角度控制在60°左右时,横通道对隧道内的降压效果比较好.对比分析表明,当并联隧道内的横通道、竖井及避洞在隧道内的位置、断面积、长度及与隧道的斜交角度相同时,竖井的降压效果最好,横通道次之,避洞的降压效果最差.     

论地铁土建设施病害治理及其在地铁安全运营方面的联动性

结合北京地铁过火桥梁修复、隧道局部沉降治理和桥梁病害支座更换三次重大的土建设施修复案例,说明了地铁土建设施的特殊性以及土建设施病害治理对保障土建设施安全运营方面的重要性.同时阐述了地铁土建设施的严格使用控制要求,以及各系统联动保障要求和社会影响等内容.本文提到的应急保障机制和联调联动机制可以为各级行政主管部门和各地地铁运营公司制定相关机制提供参考依据.     

振动环境下道岔转辙机基坑渗漏水治理试验研究

为提出运营期地铁隧道内转辙机基坑渗漏水的有效治理方案,以南方某城市地铁隧道为依托,通过现场试验方法研究了振动环境下道岔转辙机基坑渗漏水的治理方案。结果表明：运营期地铁隧道内道岔转辙机基坑渗漏水治理可分为以下三步：首先,彻底清理基坑内的积水和杂物,打磨基坑表面已经被污染的混凝土并漏出正常混凝土;第二,采用采用水泥基临时堵水材料、亲水型环氧树脂灌浆料、聚硫密封胶和改性硅烷密封胶在基坑表面对渗漏水进行治理;最后,利用亲水性环氧树脂灌浆料对底板裂隙进行处理。治理工程完工6个月后,现场情况良好,基坑内再无渗漏水出现,可见,“表面治理+底部注浆”的综合治理方案,不仅能使得渗漏水治理过程做到有的放矢,还能起到多重防水的作用。     

大跨度复杂地层地铁车站施工诱发地面沉降的工序对比

结合北京某地铁车站的工程特点和施工方式,选取典型的监测点,对车站主体工程的侧洞和中拱施工过程引起的地面沉降进行了监测,以现场实际测试数据为基础,分析了地面沉降的规律.研究表明:当侧洞施工时,监测点的沉降数值基本相同,而在中拱施工时,中间监测点比两侧监测点的沉降数值大很多;侧洞施工时的群洞效应是造成侧洞比中拱施工时地表沉降数值大得多的重要原因;选取的监测断面,侧洞施工和中拱施工对地面沉降的影响范围均在10 m左右.通过对不同施工步序地面沉降量的对比分析,明确了诱发地面沉降的主要工序和防治重点.     

大跨度复杂地层地铁车站施工诱发地面沉降的工序对比

结合北京某地铁车站的工程特点和施工方式,选取典型的监测点,对车站主体工程的侧洞和中拱施工过程引起的地面沉降进行了监测,以现场实际测试数据为基础,分析了地面沉降的规律.研究表明:当侧洞施工时,监测点的沉降数值基本相同,而在中拱施工时,中间监测点比两侧监测点的沉降数值大很多;侧洞施工时的群洞效应是造成侧洞比中拱施工时地表沉降数值大得多的重要原因;选取的监测断面,侧洞施工和中拱施工对地面沉降的影响范围均在10m左右.通过对不同施工步序地面沉降量的对比分析,明确了诱发地面沉降的主要工序和防治重点.     

列车进入隧道时产生涡流的数值模拟

给出了列车穿越隧道时在隧道入口形成涡流场的数值模拟过程．控制方程为三维黏性、可压缩、等熵、非定常流的N-S（Navier—Stokes）方程,空间离散采用了中心有限体积法格式,时间采用预处理二阶精度多步后差分格式进行离散,对列车与隧道之间的相对移动采用移动网格技术处理．计算结果与国外的试验结果基本一致．研究结果表明,在整个涡流的形成过程中,可以将这个过程分为连续的4个阶段,即涡的形成、发展、传播及破坏阶段．研究结果还表明,涡受到列车头部形状的影响要比受到列车速度的影响要大;喷射流速度与列车速度有关系．     

风向角对高速列车驶出隧道过程中气动效应的影响

为研究风向角对驶出隧道过程中高速列车气动效应的影响,以某型高速动车组列车为研究对象,采用数值模拟方法对隧道内气动压力、列车风风速、流场分布及列车气动荷载进行分析。通过与动模型试验结果进出对比,验证数值模拟方法的准确性。研究结果表明：隧道壁面气动压力峰值及变化幅值最大值出现在隧道内部,且出现位置到隧道出口距离与风向角有关;背风侧气动压力受风向角影响更大,气动压力变化幅值随风向角增大呈现先减小后增大再减小的趋势;出口处列车风风速随风向角增大基本呈现先增大后减小的趋势,30°风向角时列车风风速最大,但迎、背风侧列车风风速峰值出现时刻不同;随着风向角增大,流场分布不对称性增强,列车绕流特性由流线型绕流逐渐过渡到钝体绕流,流动分离点到头车鼻尖的距离呈现先增大后减小最后再增大的变化规律,隧道内流动结构愈加复杂;气动横向力、升力变化幅值随风向角增加呈现先增后减趋势,头车横向力系数最大变化幅值分别是中车、尾车的2.4倍和2.6倍,升力系数最大变化幅值分别是中车、尾车的1.1倍和1.5倍,故保证头车安全是控制整车运行安全的关键;侧风下高速列车驶出隧道情形下的最不利风向角为30°,此时头车发生列车事故风险...     

横风下高速列车在隧道洞口交会非定常气动效应

针对横风下高速列车在洞口交会时的非定常气动问题,考虑流场的三维、可压缩、湍流特性,建立隧道-列车三维空气动力学模型,利用滑移网格技术模拟列车交会过程,采用SSTκ-ω湍流模型对列车交会全过程进行求解,研究横风对隧道内瞬变压力、列车风及流场分布特性的影响规律.研究结果表明：横风下列车交会时,洞口处气动压力系数变化幅值显著增大,交会完成时,列车之间压力系数峰-峰值较无横风情形增大30.6%;列车交会开始和完成时气动压力均发生突变,隧道中部附近气动压力峰值最大;横风下列车交会气动压力大小与空间位置有关,交会时列车间气动压力变化幅值分别是列车迎、背风侧压力变化幅值的2.2和1.5倍;横风对洞口附近列车风影响显著,横风时迎风侧列车风峰值最大,无横风时背风侧列车风峰值最大,且前者是后者的2.04倍;隧道内气动效应受横风影响范围有限,当横风为30 m/s、车速为350 km/h时,隧道内气动效应受影响范围为120 m;横风下交会开始与完成时,流场分布急剧变化,导致气动压力与列车风发生突变.