随着我国高速铁路建造技术高质量发展,高速列车运行速度不断提升。受列车运行速度、隧道服役时间等众多因素的影响,高速铁路隧道在服役期间,衬砌裂损掉块病害现象日益凸显,严重危害行车安全。为探究行车环境下,列车风及其流场结构对隧道衬砌掉块下落过程的影响规律,建立列车-隧道-衬砌掉块-空气三维气固耦合计算模型,模拟行车环境下衬砌掉块自隧道拱顶脱落到下降落地的全过程。研究结果表明1)衬砌掉块的下落过程包括3个方向的平动与转动,平动以沿列车纵向运动为主,纵向运动位移约为横向运动位移的4倍,转动以横轴为主;2)列车风与衬砌掉块相互作用相互影响,列车风作用在掉块时,掉块周围的流场出现漩涡、绕流等现象继而改变掉块的运动姿态和方向。与此同时,掉块的运动又进一步使其周围流场结构发生改变,以此不断反复直至落地;3)沿...

列车高速通过隧道过程中形成的压力波不可避免地对隧道内轨旁附属设施造成气动冲击,影响其使用寿命。以高速铁路隧道内广泛分布的疏散灯为研究对象,采用隧道空气动力学的分析方法,利用Fluent软件进行仿真分析,确定高速铁路隧道内压力波的荷载作用特征。基于Abaqus商业计算平台,建立隧道地层−衬砌结构−锚栓−疏散灯的结构动力学仿真模型,研究气动荷载和地层荷载联合作用下隧道衬砌、锚栓和疏散灯灯具的动力响应。通过不同锚栓规格对衬砌力学分布特征的影响规律分析,探讨高速铁路隧道内轨旁疏散灯具的潜在破坏模式。研究结果表明气动-地层荷载联合作用下,相对于疏散灯灯具以及锚栓本身,衬砌混凝土首先达到其疲劳破坏阈值,而此时疏散灯灯具及锚栓应力还远未达到其控制值,气动荷载作用下隧道内轨旁疏散灯失效更可能是锚栓安装基...

高铁线路隧道-桥梁-隧道路段常伴随强烈的横风,列车行驶至隧道与桥梁连接段时常常受到横风的突然冲击,严重影响了列车的行车安全性。基于计算流体力学RNG湍流模型和多孔介质理论,建立列车-隧道-桥梁-风屏障三维CFD数值模型和风-车-轨-桥动力耦合分析模型,研究了高速列车通过隧道-桥梁-隧道路段过程中列车的气动荷载和行车安全指标的变化特性。结果表明:桥隧相连段设置风屏障后,各节车厢的气动荷载突变幅值显著降低,降幅达50%以上,其中横向力和倾覆力矩受风屏障的影响最为显著,降幅高达88%以上;设置风屏障后列车行车安全指标显著降低,迎风侧和背风侧各轮对(除了头车1、3号轮对外)的安全指标波动幅度相同;头车的安全指标对整个列车行车安全性起控制作用,尤其是头车转向架前轮(即1、3号轮对)的;列车由隧道驶入桥梁过程中的行车安全性较由...