针对高速铁路隧道缺陷混凝土衬砌裂缝扩展带来的影响,研究气动荷载作用下衬砌裂缝内气体压力的大小及分布规律。基于质量守恒定律、动量定理和能量守恒定律,推导高速铁路隧道衬砌裂缝内控制体的气动压力方程并求解;应用FLUENT软件对裂缝内气动压力进行数值模拟,验证控制方程计算结果,并分析衬砌表面荷载幅值、裂缝开口量、裂纹深度、裂缝顶端宽度4种因素对裂缝内气动压力的影响。结果表明沿着裂缝深度方向,气动压力呈增大趋势,且最大值发生在裂缝尖端处;衬砌表面荷载和裂缝开口量的增加会不同程度地促进压力峰值增加,裂缝顶端宽度的增加反而会造成缝内压力峰值降低,裂缝深度对压力峰值则几乎没有影响;裂缝内气动压力峰值与缝外气动压力幅值、裂缝开口量基本成正比关系,而与裂缝深度成反比关系,与裂缝顶端宽度二次方大致成反比...

列车高速通过隧道时产生的车体气动荷载与列车整体金属结构、车窗、风挡及空调通风装置等部件的疲劳寿命密切相关,是保证行车安全的重要考量因素之一。采用一维可压缩非定常不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,研究了列车气密性能、列车长度、阻塞比和隧道长度对高速铁路隧道内列车运行时(400 km/h)车体气动荷载的影响。结果表明列车密封性能越好、编组越长、阻塞比越大,则气动荷载幅值越大、作用时间越长;随着隧道长度的增加,气动荷载幅值呈现先增大、后减小的趋势,存在“隧道不利长度”;车体气动荷载幅值可保守地通过计算车体表面压力幅值进行估算。

针对设计工作者对于带裂缝衬砌在气动荷载作用下的安全性疑虑,文章采用ABAQUS有限元软件和Fe-safe软件对带单一纵向裂缝、网状裂缝的高速铁路单线、双线隧道衬砌在围岩压力与气动荷载共同作用下的结构受力规律和疲劳寿命开展研究工作,主要结论有(1)除双线隧道拱顶存在网状裂缝工况外,气动荷载对其余工况的衬砌受力安全影响较小,在使用寿命周期内,结构不会发生疲劳破坏;(2)双线隧道拱顶存在网状裂缝时,裂缝在围岩压力作用下可能处于不稳定状态,需对结构进行加固处理;(3)气动荷载作用下,单线隧道单一纵向裂缝、网状裂缝工况和双线隧道单一纵向裂缝单车行驶、双车交会工况的疲劳寿命大于使用寿命周期的通车总对数,气动荷载不会诱发结构疲劳破坏。

针对中国标准动车组以350 km·h^-1速度通过隧道,采用一维非定常可压缩不等熵流动模型和广义黎曼变量特征线法,在验证源代码程序合理和准确的基础上,对比单列车通过和2列车等速中央交会时隧道中央测点的压力变化、隧道空间和全时间区域内的压力场分布图、列车离开隧道后压力波传播规律,并获得洞内各测点的最大正负压和最大压力峰峰值。在此基础上,研究隧道长度、阻塞比、编组辆数和列车速度对隧道内压力的影响特性。结果表明:隧道交会压力波与列车驶入驶出隧道诱发的压缩波和膨胀波的反射及叠加密切相关,且隧道交会压力波随阻塞比、编组辆数和列车速度的增大而增大;2列车等速隧道中央交会处的压力最值明显大于隧道内其他位置,是洞口附近位置的2.0~2.7倍;隧道长度为1.0,2.5,5.0和10.0 km时,列车速度为400 km·h^-1时隧道内最大压力峰峰值是其...

随着高速铁路施工技术的发展,隧道施工设备机械化应用成为行业趋势,实践中应做好施工设备配套与管理工作。本文主要分析高速铁路隧道施工设备配套要点,从隧道断面规格、施工量与工期、环保与安全角度,对施工设备具体应用进行说明,在此基础上,对施工设备的管理与使用方法进行探究。