基于全站仪的地铁隧道断面测量及数据处理

地铁隧道竣工后通常需施测隧道结构断面,以便检查成形隧道结构断面净空和尺寸是否满足地铁列车的行车限界要求。由于隧道断面结构形式较多、各设计单位对测量要求不同、加之测量精度要求高、任务重、时间短等因素,寻求简单、方便、高效的断面测量方法尤为重要。本文结合合肥轨道交通2号线工程实例,介绍了一种基于全站仪的断面测量及数据处理方法,提高了断面测量效率。     

高速模式下地铁隧道空气动力学效应断面优化分析

采用三维数值模拟方法和动网格技术对地铁列车以高速通过不同断面地铁隧道时的空气动力学效应进行了分析,得到了车体表面的压力变化情况,由车外压力换算得到了车内压力。参考美国地铁压力舒适度标准选取了最优断面;针对单体隧道和普通区间隧道2种情况,给出了时速100~140km/h时不同动态密封指数下,B型和A型地铁列车的隧道空气动力学效应断面优化取值,可供城市高速地铁隧道设计参考。     

新建地铁隧道内活塞风温度变化理论分析

列车在地铁隧道中运行时,会产生大量的热,一部分被隧道内岩土层吸收,其它部分散失在空气中,随列车活塞风带入站台。本文假设在新建单线隧道,一列车行驶周期内,对隧道内活塞风温度变化规律进行理论分析。隧道内列车散热假设为移动热源,将隧道区间内的空气流动简化成一维管流,活塞风与隧道壁面发生对流换热,根据隧道内空气的热平衡,建立简单的流固耦合模型。简化后得到新建地铁区间隧道活塞风温度变化数学模型,并给出其数值计算方法,借鉴上海某地铁的参数,利用MATLAB软件计算并绘出整个过程中隧道内活塞风温度变化曲线,隧道内活塞风温度下降约1.9 ℃。分析发现隧道内的岩土层温度、隧道长度和列车速度等影响隧道内温度分布和温度变化幅度。     

激光隧道断面仪在现代隧道施工中的应用

在吕梁山隧道施工中用激光隧道断面仪对开挖断面、初期支护断面、隧道净空验收进行检测,以为提高隧道施工质量提供可靠依据,同时通过超、欠挖控制节约了隧道施工成本。     

高速铁路隧道内压力变动的三维效应研究

采用三维粘性、不等熵、可压缩、非定常流动模型,通过有限体积法对三维Navier-Stokes方程进行空间区域离散,时间采用预处理二阶精度多步后差分格式进行离散,高速列车与隧道之间的相对运动采用滑动网格技术,对高速铁路隧道内的空气压力变动进行数值模拟.数值计算结果表明:同一断面不同位置的压力大小有差异,隧道内压力变动呈现三维效应;随着列车速度的提高,同断面最大压力差值也逐渐增大.     

高速列车振动荷载下大断面隧道结构动力响应分析

随着高速铁路的快速发展,高速列车荷载对大断面隧道结构的影响受到关注。采用激振函数模拟高速列车竖向振动荷载,运用弹塑性有限元方法对大断面隧道结构在列车振动荷载作用下的动响应进行了深入的分析。研究了不同断面形式、车速和阻尼比系数对振动响应的影响,并将结果与小断面隧道进行比较。     

邻近隧道盾构施工的现场实测分析

为研究新建隧道对既有隧道的附加作用,本文通过现场监测,从附加应力、附加变形两方面研究了新建盾构隧道施工对既有隧道的附加作用。分析了既有隧道管片附加作用的动态变化规律,给出了附加作用与掌子面距离的关系,同时对管片附加作用的空间分布规律进行了分析。监测结果表明:①既有隧道管片的附加环向、径向应力远大于附加走向应力。②既有隧道拱顶、拱底处环向附加应力为拉应力,且拱顶处拉应力远远大于拱底处拉应力,两侧拱腰处为压应力,靠近新建侧附加压应力大于远离侧附加应力,前者约为后者的2倍。③既有隧道管片的走向附加应力是压应力,其中拱底处最大,近侧拱腰处次之,拱顶处较小,远侧拱腰处最小。④既有隧道管片的径向附加应力为压应力,大小为0.1~0.5 MPa,近侧拱腰处最大,远侧拱腰处次之,拱顶较小,拱底最小。其表现为“侧向大,竖向小”“近大远小,上大下小,不对称”的分布规律,即逆时针旋转90°的“非对称葫芦形”分布。⑤附加地表沉降呈对称U型沉降槽分布,影响半径为1倍埋深,影响角约45°,沉降最大点在隧道正上方,当掌子面到达监测断面时沉降速率最大。⑥既有隧道管片的附加净空收敛值依次经历了侧向收缩、缓慢扩张、快速扩张、缓慢回落,趋于稳定5个阶段。净空收敛值回落至峰值的三分之一,其变化范围在-1~3 mm。⑦既有隧道管片的附加拱底沉降依次为上浮、回落、快速上浮、快速回落、回落至初始状态,其变化范围为-1.0~2.5 mm。     

重点排烟坡度隧道油罐车火灾通风排烟策略研究

以烟气蔓延距离、2 m高度处能见度以及系统排烟效率作为判定合理断面送风面积的关键性判据。采用FDS对油罐车在1%、3%、5%、7%坡度隧道内的火灾场景进行模拟。结果表明：坡度小于5%时,断面送风面积占比随着坡度增大而增大;而坡度大于5%时,断面送风面积占比保持在80%不变。根据断面送风面积占比和隧道坡度之间的数值关系,提出了无量纲断面送风面积坡度修正系数公式。     

高速铁路隧道减小空气动力的措施

高速铁路隧道与一般铁路隧道相比有较多的不同,高速铁路隧道的特点主要是空气动力学特性方面的。国际上目前列车最高运行速度达到200km/h及其以上的铁路为高速铁路;当高速列车进入隧道时,原来占据着空间的空气被排开。     

基于Flac3D的强度折减法在边坡稳定性中的应用

采用fish语言编制了基于莫尔库仑本构模型的强度折减系数法的程序,模拟了边坡的莫尔库伦材料参数在逐步折减后的应力及变形情况,通过程序的收敛性来确定安全系数和滑移面的寻找.分别进行不同坡度在自重作用下的稳定性分析,以及坡度在1:2时坡顶不同附加荷载的稳定性分析.通过分析得出:坡度越小,稳定性越好;附加荷载越大,稳定性越差...     

寒区高速铁路隧道温度场模型试验系统的研制及应用

 基于寒区高速铁路隧道温度场研究现状及存在问题,以俄罗斯400 km/h的莫喀高铁隧道防寒保温设计为研究对象,研制不同洞外气温、围岩地温、列车运行速度和运行间隔等条件下寒区高速铁路隧道的温度场模型试验系统。该系统由高速列车模型驱动装置、隧道模型、温度控制装置、测试系统以及列车模型五部分组成：高速列车模型驱动装置采用伺服电机,通过PLC梯形图语言编程技术实现列车模型加速、匀速和减速过程的精确控制;隧道模型主体材料采用有机玻璃,通过法兰、螺栓和密封条连接而成,整个试验过程可视化并兼具美观性,还可根据试验需求通过预留多组螺栓孔实现纵向尺寸的拓展,从而模拟不同长度的隧道;温度控制装置由洞外温度控制装置和围岩地温控制装置构成;测试系统由高灵敏度的温度测试元件、风速测试元件以及数据采集仪构成;列车模型以CHR 380A高速列车为模型蓝本,主体材料采用有机玻璃,原型与模型几何相似比为50∶1。试验结果表明：采用控制变量法,洞外气温每降低5 ℃,洞内气温负温长度平均增加104 m;围岩地温每升高5 ℃,洞内气温负温长度平均减少145 m;列车运行间隔短于15 min的寒区隧道,在防冻保温设计时应考虑列车运行间隔对保温设防长度的影响。     

列车阻塞效应下铁路隧道火灾临界风速研究

针对现有临界风速研究较少考虑隧道内阻塞物或仅讨论隧道内存在小阻塞物的情况,以某一铁路隧道为研究对象,构建铁路隧道列车火灾数值计算模型,分析列车阻塞对铁路隧道临界风速的影响。研究结果表明：无阻塞情况下,本文数值模拟结果与Li模型的吻合度较高;随着阻塞比增加,临界风速呈下降趋势。基于模拟数据分析,修正了临界风速下降率ε和隧道阻塞比φ的对应关系,得到隧道列车火灾临界风速理论模型,并利用已有的隧道火灾实验数据及CFD模拟结果验证了模型的可靠性。     

Numerical analysis of airflow around a passenger train entering the tunnel

In this paper, the characteristics of train-tunnel interaction at a tunnel entrance has been investigated numerically. A three-dimensional numerical model using the remeshing method for the moving boundary of a passenger train in Iran railway was applied. The turbulent flows generated by the moving train in a tunnel were simulated by the RNG κ−ε turbulence model. The simulations have been carried out to understand the effect of the train speed as well as the influences of the hoods and air vents on the pressure waves, drag, and side force coefficients. The results show that the maximum drag coefficient occurs when the train enters the tunnel and is equal to 2.2. The air vents and enlarged hood at the portal are demonstrated to attenuate the pressure gradient and drag coefficient about 28% and 36%, respectively. Furthermore when train is entering the tunnel asymmetrically, a side force is created that pushes the train toward the tunnel wall, which the maximum side force is 900 N.     

3D numerical design of tunnel hood

This paper relates to the parametric study of tunnel hoods in order to reduce the shape, i.e. the temporal gradient, of the pressure wave generated by the entry of a High speed train in tunnel. This is achieved by using an in-house three-dimensional numerical solver which solves the Eulerian equations on a Cartesian and unstructured mesh. The efficiency of the numerical methodology is demonstrated through comparisons with both experimental data and empirical formula. For the tunnel hood design, three parameters, that can influence the wave shape, are considered: the shape, the section and the length of the hood. The numerical results show, (i) that a constant section hood is the most efficient shape when compared to progressive (elliptic or conical) section hoods, (ii) an optimal ratio between hood’s section and tunnel section where the temporal gradient of the pressure wave can be reduced by half, (iii) a significant efficiency of the hood’s length in the range of 2–8 times the length of the train nose. Finally the influence of the train’s speed is investigated and results point out that the optimum section is slightly modified by the train’s speed.     

长大单洞铁路隧道紧急出口设置间距确定

为了确定长大铁路隧道紧急出口设置的最大间距,采用对列车运行时火灾车厢中人员疏散进行了现场试验和仿真计算,并对车厢内混合人群疏散和火灾烟流扩散进行数值模拟的方法得到火灾车厢内的人员必需安全疏散时间和可用安全疏散时间,从而确定了列车发生火灾后最大运行时间为275 s。根据火灾列车运行时速为80 km/h,火灾列车可运行6 km,即长大铁路隧道紧急出口设置间距最大为6 km。     

列车振动荷载作用下隧道衬砌结构动力响应特性分析

论述隧道衬砌结构动力有限元分析的理论与数值计算方法，并以京广线朱亭隧道列车振动荷载现场测试成果为基础，通过对3种不同断面形状的隧道衬砌结构的动力响应特征进行分析研究，可获得隧道衬砌结构竖向位移、竖向加速度及各种内力时程曲线。研究成果对评价既有提速铁路隧道衬砌结构的动力稳定性和完善铁路隧道结构的设计理论具有一定的指导意义。     

区间坡度对停驶地铁列车火灾烟气自然扩散的影响

采用三维场模拟与一维网络模拟相耦合的多尺度模拟方法，对列车中部着火且相邻车站风机未启动阶段的烟气自然扩散进行研究。地铁长区间隧道坡度分别为0‰、12‰、21‰、30‰，分析坡度对区间隧道火灾烟气扩散及控制产生的影响。综合分析温度、CO 浓度和能见度等因素，研究了火灾初期隧道环境随时间变化的危险性，确定了人员可利用的安全疏散时间。列车阻塞于区间隧道的坡度区段时，当坡度达到30‰，由于回流现象的出现导致隧道内CO 浓度出现了阶跃性变化。     

京通线烟囱沟桥上列车走行安全性、舒适性及平稳性分析

指出了国内外在列车—桥梁时变系统空间振动计算中存在的不足,并提出了改进办法。诠释了桥上列车走行安全性的含义。基于桥上列车脱轨力学机理,提出了桥上列车走行安全性、舒适性及平稳性的计算原理。阐述了系统运动稳定性的判别准则。根据列车脱轨能量随机分析理论及列车—桥梁时变系统空间振动计算模型,对京通线烟囱沟桥上列车走行安全性、舒适性及平稳性进行了计算,并对其计算结果进行了分析。由于该桥跨中横向水平振幅达到8.465mm,晃动较大,文中最后还对该桥提出了限速建议值。     

时速350km高速列车进隧道过程#br# 中瞬变压力变化规律研究

采用数值方法完成CRH380A高速列车进隧道的过程模拟,控制方程为三维、可压缩、非定常流动N-S(Navier-Stokes)方程,采用有限体积法进行计算域离散,利用滑移网格技术模拟列车与周围环境的相对运动。瞬变压力变化计算结果与国内现场试验结果基本一致。研究结果表明：列车进隧道过程中,瞬变压力变化过程可分为三个阶段,即初始压缩波引起压力增长、空气摩阻力引起压力增长、车头经过导致压力突降阶段;沿隧道纵向、同一横断面上最大正负压力值出现在不同位置,入口和隧道内气动压力均表现出显著的三维效应;列车偏心入隧道,近隧道侧气动压力值较远隧道侧气动压力值大,列车受到横向气动力作用。