缓冲屏障透风率对桥隧过渡段移动列车气动特性的影响

1

作者 唐林波 何旭辉 +2 位作者 王汉封 严磊 蔡陈之 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第9期3821-3834,共14页

横风环境下高速列车驶过桥隧过渡段时出现的气动荷载突变会威胁列车的运行安全,设置缓冲结构虽是保障列车安全的重要措施却不利于桥梁结构的气动特性。为兼顾桥梁结构与列车运行,提出隧道洞口处设置短屏障作为缓冲结构。基于改进延迟分... 横风环境下高速列车驶过桥隧过渡段时出现的气动荷载突变会威胁列车的运行安全,设置缓冲结构虽是保障列车安全的重要措施却不利于桥梁结构的气动特性。为兼顾桥梁结构与列车运行,提出隧道洞口处设置短屏障作为缓冲结构。基于改进延迟分离涡湍流模型(IDDES)和“马赛克”网格技术,建立横风作用下移动列车-缓冲屏障-桥隧过渡段的三维数值模型,深入研究缓冲屏障及其透风率对桥隧过渡段移动列车所受气动荷载大小及其变化速率的影响。分析15%、30%和45%透风率的缓冲屏障以及无缓冲屏障场景对横风下时速300 km列车通过桥隧过渡段时列车六分力系数和气动压力系数的影响,揭示桥隧过渡段气动荷载突变效应对移动列车气动荷载时变规律的影响。研究结果表明,3车编组列车运行时,头车所受气动荷载均值最大,进出隧道过程中荷载变化幅度也相应最大。设置缓冲屏障能有效降低头车和尾车的气动荷载系数,除阻力系数和俯仰力矩系数外,头车出隧道过程中,气动荷载系数绝对值减小幅度相比无屏障工况均超过41%,但中车的气动荷载系数会小幅度增加。3种缓冲屏障均能有效缓解列车运行在桥隧过渡段时的气动荷载突变效应,其中透风率为45%的缓冲屏障对列车气动荷载突变速率的衰减程度最大。 展开更多

关键词 风工程 缓冲屏障 数值模拟 移动列车 桥隧过渡段 气动特性

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深埋式桩板结构桥隧过渡段动力特性研究 被引量：11

2

作者 魏丽敏 李双龙 +1 位作者 何群 何重阳 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期141-148,共8页

结合上海—昆明高速铁路某深埋式桩板结构桥隧过渡段动力响应现场试验,建立车辆-轨道-路基耦合振动数值模型,研究深埋式桩板结构路基动力特性,评价其用作桥隧过渡段的过渡性能。研究结果表明:6种测试车型引起过渡区测点振动加速度最大值... 结合上海—昆明高速铁路某深埋式桩板结构桥隧过渡段动力响应现场试验,建立车辆-轨道-路基耦合振动数值模型,研究深埋式桩板结构路基动力特性,评价其用作桥隧过渡段的过渡性能。研究结果表明:6种测试车型引起过渡区测点振动加速度最大值为3.77 m/s2,测点最大振动加速度随车速增大而增大,最大振动位移与车速没有明显相关性;隧道与桥台测试断面的功率谱密度平均值比过渡段路基的更大,过渡段路基动力响应振动水平比桥台与隧道的更弱;过渡区最大钢轨挠度变化率约为0.149 mm/m,小于控制值0.300 mm/m,表明过渡区轨道结构动力性能良好;行车荷载作用下,桩长越长,桩顶动位移越小,桩板结构的变桩长设计有利于过渡区刚度的平顺过渡。 展开更多

关键词 桥隧过渡段 桩板结构 动力响应 现场试验 车辆-轨道-路基耦合模型

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桥隧过渡段铁路Ⅰ型无砟轨道纵向温度场的试验研究 被引量：4

3

作者 戴公连 岳喆 +1 位作者 苏海霆 朱俊樸 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期59-65,共7页

通过对我国中部山区复杂地形地质条件下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道钢轨和道床板纵向温度分布的连续观测,得到桥隧过渡段钢轨和道床板的纵向温度分布规律,并提出适用于春季的桥隧过渡段钢轨和道床板纵向温度梯度荷载模式.结果表明:从隧... 通过对我国中部山区复杂地形地质条件下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道钢轨和道床板纵向温度分布的连续观测,得到桥隧过渡段钢轨和道床板的纵向温度分布规律,并提出适用于春季的桥隧过渡段钢轨和道床板纵向温度梯度荷载模式.结果表明:从隧道外到隧道内,钢轨温度变化幅值不断减小,隧道内75 m处的钢轨温度峰值出现时刻比隧道外22 m处的滞后4 h;钢轨纵向温度随隧道径深增加变化最大的位置位于0~8 m区间,隧道深75 m以后,钢轨的温度变化幅度明显变小,基本稳定在0.2℃;道床板纵向温度随隧道径深增加变化最大的位置位于0~8 m区间,隧道深25 m以后,道床板的温度变化幅度明显变小,基本稳定在1.7℃;一天中钢轨和道床板温度沿纵向变化幅度最大的时刻出现在14:00~16:00;纵向温度梯度模式可分为钢轨和道床板两类,钢轨和道床板纵向温度梯度均可采用分段函数进行拟合. 展开更多

关键词 桥隧过渡段 轨道结构 温度场 中部山区 试验研究

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桥隧过渡段实腹式RC拱桥上无缝线路纵向力分布特征 被引量：5

4

作者 于向东 李毓坤 闫斌 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3066-3072,共7页

以西成高铁52 m实腹式RC拱桥为例,建立考虑CRTS I型双块式无砟轨道结构的钢轨-道床板-实腹式钢筋混凝土拱桥三维实体模型,研究其无缝线路纵向力分布特征;在此基础上,探讨隧道的遮挡作用下钢轨、道床板的纵向温差对无缝线路纵向力的影响... 以西成高铁52 m实腹式RC拱桥为例,建立考虑CRTS I型双块式无砟轨道结构的钢轨-道床板-实腹式钢筋混凝土拱桥三维实体模型,研究其无缝线路纵向力分布特征;在此基础上,探讨隧道的遮挡作用下钢轨、道床板的纵向温差对无缝线路纵向力的影响;以及长期收缩徐变作用下主拱圈分层施工对桥上无缝线路纵向力的影响。研究结果表明:拱桥伸缩力最大值出现在跨中,且数值较大,为主要控制性荷载;桥梁两端隧道遮挡作用对钢轨应力影响明显,不同道床板纵向温差条件下,钢轨应力增幅为1.0%～5.5%,钢轨纵向位移最大增幅14.8%;钢轨纵向温差条件下,钢轨应力与纵向位移较大,设计时应予以重视;考虑混凝土10 a收缩徐变的影响,主拱圈分层施工与一次浇筑相比,钢轨压应力减小20.6%,钢轨纵向位移减小14.9%。 展开更多

关键词 实腹式拱桥 无缝线路 钢轨纵向力 桥隧过渡段 收缩徐变

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桥隧过渡段无砟轨道无缝线路纵向力学特性研究 被引量：2

5

作者 郭杰 王森荣 杨荣山 《铁道标准设计》 北大核心 2022年第11期43-48,共6页

由于隧道的遮挡作用,桥隧过渡段无砟轨道无缝线路表现出特殊的纵向力学特性。通过对笔架山隧道内外气温为期2年的监测,得到隧道内外气温分布规律,并建立桥隧过渡段无砟轨道无缝线路纵向相互作用模型,分析桥隧过渡段无砟轨道无缝线路纵... 由于隧道的遮挡作用,桥隧过渡段无砟轨道无缝线路表现出特殊的纵向力学特性。通过对笔架山隧道内外气温为期2年的监测,得到隧道内外气温分布规律,并建立桥隧过渡段无砟轨道无缝线路纵向相互作用模型,分析桥隧过渡段无砟轨道无缝线路纵向力学特性影响因素。结果表明:(1)监测时间内,笔架山隧道最高和最低气温分别为43℃和-14℃,隧道内外最大气温差为23℃,隧道气温过渡段长50 m;(2)考虑隧道内外温差时钢轨纵向位移显著增大,高温季节应加强对临近隧道洞口简支梁上钢轨爬行量监测,钢轨附加拉力有所增大,在桥隧过渡段无砟轨道无缝线路设计时应考虑隧道内外温差的影响;(3)隧道气温过渡段长度和扣件纵向阻力对钢轨纵向位移和钢轨附加压力影响显著,钢轨纵向位移随过渡段长度和扣件纵向阻力增大而显著减小,钢轨附加压力则随过渡段长度和扣件纵向阻力增大而显著增大。 展开更多

关键词 桥隧过渡段 气温监测 无缝线路 纵向力学特性 影响因素

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高铁桥隧过渡段环境风效应与防风措施研究 被引量：4

6

作者 何旭辉 杨伟超 《中国铁路》 2021年第9期60-66,共7页

介绍我国高速铁路桥隧过渡段工程现状,并基于国内外列车在峡谷地区的典型倾覆事故调研,讨论高速铁路桥隧过渡段峡谷风对行车安全的挑战与风险。根据桥隧过渡段地形地貌特点和高速列车运动过程,讨论高速铁路桥隧过渡段风场结构的横向切... 介绍我国高速铁路桥隧过渡段工程现状,并基于国内外列车在峡谷地区的典型倾覆事故调研,讨论高速铁路桥隧过渡段峡谷风对行车安全的挑战与风险。根据桥隧过渡段地形地貌特点和高速列车运动过程,讨论高速铁路桥隧过渡段风场结构的横向切变效应和车体气动荷载纵向突变效应对行车安全的不良影响。结合现有研究基础,系统介绍高速铁路桥隧过渡段气动力学和行车安全分析的关键技术,主要包括高铁桥隧过渡段峡谷风特征现场测试、横风-移动车-桥隧过渡段风洞试验、横风-移动车-桥隧过渡段CFD模拟,以及风-车-轨-桥/隧耦合动力学分析方法等。最后基于以上分析,从峡谷分类及其风场特征、行车管控技术体系、智能防风措施及安全技术指标、峡谷风在线监测及预警预报系统等4个方面,提出高速铁路桥隧过渡段深化研究的相关思考与建议。 展开更多

关键词 高速铁路 桥隧过渡段 环境风 行车安全 防风措施

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桥隧过渡段高速列车行车抗风安全分析 被引量：8

7

作者 何佳骏 向活跃 +1 位作者 龙俊廷 李永乐 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第5期1056-1064,共9页

列车由隧道驶上桥梁时会承受突变的风荷载,列车的响应发生突变,导致列车的行车安全受到威胁.以某客运专线桥隧过渡段为研究背景,通过计算流体动力学(CFD)数值模拟和车桥耦合振动分析,计算了CRH3型列车通过桥隧过渡段时受到的气动力及车... 列车由隧道驶上桥梁时会承受突变的风荷载,列车的响应发生突变,导致列车的行车安全受到威胁.以某客运专线桥隧过渡段为研究背景,通过计算流体动力学(CFD)数值模拟和车桥耦合振动分析,计算了CRH3型列车通过桥隧过渡段时受到的气动力及车辆响应;对比分析了头车、中间车及尾车的气动力及列车响应,研究了大风攻角对列车气动力及行车响应的影响,探讨了最不利的安全指标.研究结果表明:越靠近车头的车体,气动力突变与列车响应越大;相比0°攻角,正风攻角对行车相对有利,+7°的风攻角下列车受到的气动阻力和力矩减小了约10%;负风攻角会增大列车的气动力突变效应和行车响应,−7°风攻角下列车受到的气动阻力和力矩增加了约10%;风速在22.5 m/s以下时,CRH3列车能够以200 km/h的车速安全通过桥隧过渡段;20 m/s风速时,车速在325 km/h以下时列车能够安全通过桥隧过渡段;随着车速与风速的增加,轮轴横向力是首先超限的安全性指标. 展开更多

关键词 桥隧过渡段 数值模拟 车桥耦合振动 大风攻角 安全性分析

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基于热力耦合的桥隧过渡段无砟轨道温度效应分析 被引量：2

8

作者 陈泽林 蔡小培 +2 位作者 赵磊 董博 张乾 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期84-91,共8页

为研究高温环境下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道的温度分布和受力与变形特征,基于赣深高速铁路桥隧过渡段无砟轨道温度测试,提出无砟轨道纵向温度分布荷载模式,建立桥隧过渡段无砟轨道热力耦合模型,通过实测数据验证了模型有效性。在此基... 为研究高温环境下高速铁路桥隧过渡段无砟轨道的温度分布和受力与变形特征,基于赣深高速铁路桥隧过渡段无砟轨道温度测试,提出无砟轨道纵向温度分布荷载模式,建立桥隧过渡段无砟轨道热力耦合模型,通过实测数据验证了模型有效性。在此基础上,分析过渡段无砟轨道的温度场分布及其内部力与位移传递规律。结果表明:高温环境下,从隧道外到隧道内,无砟轨道温度变化幅值不断减小,在距隧道口超过44 m后,温度基本稳定;实测无砟轨道表面温度沿纵向变化幅值为27.12℃,在14:00达到纵向最大温度变化率5.17℃/m;采用分段函数对桥隧过渡段纵向温度分布进行拟合,在无砟轨道纵向温度变化率最大区段,轨道板纵向应力达到1.41 MPa,轨道最大垂向位移1.50 mm。 展开更多

关键词 高速铁路 桥隧过渡段 无砟轨道 温度效应 热力耦合

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横风中桥隧过渡段移动列车的气动特性试验研究 被引量：4

9

作者 唐林波 何旭辉 +1 位作者 严磊 林泽 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期613-624,共12页

本文通过缩尺比为1:16.8的复兴号动模型试验研究了横风中移动列车经过桥隧过渡段时的气动特性。该试验在中南大学风洞实验室自主研发的弹射模型实验装置上进行,移动列车表面的气动压力通过装载在车体内的无线测压系统获得,并可通过积分... 本文通过缩尺比为1:16.8的复兴号动模型试验研究了横风中移动列车经过桥隧过渡段时的气动特性。该试验在中南大学风洞实验室自主研发的弹射模型实验装置上进行,移动列车表面的气动压力通过装载在车体内的无线测压系统获得,并可通过积分获得列车气动力。实验结果表明,横风中移动列车经过桥隧过渡段时,列车侧向力会发生先负后正或先正后负的剧烈变化,列车迎风面压力标准差大于背风面压力标准差。在迎、背风侧轨道上运行的移动列车经过桥隧过渡段时所受气动力变化规律相似,迎风侧轨道上移动列车在隧道洞口处所受侧向力一般比其在背风侧轨道时的大;其主要原因是相对于背风侧轨道上的列车,迎风侧轨道上的列车迎风面所受负压更小,背风面所受负压更大。 展开更多

关键词 横风 移动列车 桥隧过渡段 风压测量 轨道位置 风洞试验

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基于CRTSⅠ型板式无砟轨道温度变形的桥隧过渡段车线动力性能分析 被引量：6

10

作者 李国龙 黎国清 +2 位作者 高芒芒 杨飞 尤明熙 《铁道建筑》 北大核心 2018年第1期133-137,共5页

以CRTSⅠ型板式无砟轨道桥隧过渡段为研究对象,对桥梁、板式无砟轨道施加节点温度荷载进行温度场模拟,分析其在整体温度升降和温度梯度共同作用下的温度变形。分别选取我国2条典型高速铁路实测轨道不平顺为随机不平顺,桥梁和轨道板因温... 以CRTSⅠ型板式无砟轨道桥隧过渡段为研究对象,对桥梁、板式无砟轨道施加节点温度荷载进行温度场模拟,分析其在整体温度升降和温度梯度共同作用下的温度变形。分别选取我国2条典型高速铁路实测轨道不平顺为随机不平顺,桥梁和轨道板因温度变形而产生的钢轨竖向变形作为附加轨道不平顺,评价列车以不同速度经过桥隧过渡段的车线动力性能。研究表明:当考虑桥梁活动支座存在一定程度的摩擦时,在正温差作用下,桥梁会发生上拱,轨道板会发生板中翘曲;负温差作用下,桥梁会发生下挠,而轨道板会发生四角上翘;在翘曲变形路段,列车动力学指标都有所增大,且随着车速的提高而增大,导致行车安全性和乘坐舒适性相应降低。 展开更多

关键词 高速铁路 桥隧过渡段 数值计算 CRTSⅠ型板式无砟轨道 温度场 轨道不平顺 车线动力分析

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考虑驾驶员心生理参数的桥隧过渡段安全间距研究

11

作者 乔建刚 王傑 +1 位作者 谢一丹 陈彦欣 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 北大核心 2023年第3期274-281,共8页

由于高速公路桥隧比例大、道路线形复杂,给驾驶员行车带来了安全隐患,为了提高桥隧路段行车安全性和驾驶舒适性,以速度一致性、小波理论为基础,通过实车试验采集与分析驾驶员的心生理反应参数、速度等数据,得到了心率增长率与速度、照... 由于高速公路桥隧比例大、道路线形复杂,给驾驶员行车带来了安全隐患,为了提高桥隧路段行车安全性和驾驶舒适性,以速度一致性、小波理论为基础,通过实车试验采集与分析驾驶员的心生理反应参数、速度等数据,得到了心率增长率与速度、照度的变化规律。结果表明,桥梁和隧道车速特性存在明显差异,在桥梁段速度差最大为7.8 km/h;在隧道路段,速度差最大为26.3 km/h,速度协调性差;并通过分析距离与照度、速度、心率增长率的关系提出了桥隧过渡段的最小安全间距的计算方法,为高速公路桥隧路段路线设计和交通安全管理提供了理论参考。 展开更多

关键词 交通安全 桥隧过渡段 心生理参数 小波理论 安全间距

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桥隧路面差异沉降车辆动力模型研究 被引量：1

12

作者 巢万里 王星华 +1 位作者 张阳 郑长安 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期22-26,共5页

桥隧过渡段的沉降差异对车辆行驶的舒适性以及对路面的冲击作用有显著的影响.考虑车辆的纵向转动与倾覆,将车辆通过桥隧过渡段不平整路面的过程视为一定初始条件下的受迫振动,建立了车-路动力计算模型并给出了振动方程.利用拉普拉斯变换... 桥隧过渡段的沉降差异对车辆行驶的舒适性以及对路面的冲击作用有显著的影响.考虑车辆的纵向转动与倾覆,将车辆通过桥隧过渡段不平整路面的过程视为一定初始条件下的受迫振动,建立了车-路动力计算模型并给出了振动方程.利用拉普拉斯变换,给出了经过变换后的人的加速度以及车辆对路面作用力的表达式.并研究了两者在不同沉降差异、车辆速度以及载重下的变化规律.结果表明,沉降差异对司机的舒适度影响较大,而车辆荷载以及沉降差异对路面所受冲击作用影响较大. 展开更多

关键词 桥隧过渡段 沉降差异 振动方程 拉普拉斯变换

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洞口支撑作用下隧道-滑坡平行体系受力模式研究 被引量：5

13

作者 赵金 吴红刚 +1 位作者 牌立芳 李玉瑞 《铁道标准设计》 北大核心 2018年第11期129-133,138,共6页

近年来,运营期隧道发生病害的比例逐年提高,其中以洞口处滑坡对隧道的破坏最为严重,对陆路交通安全运营造成严重威胁。通过模型试验,设置桥隧过渡段支撑方式,以连续逐级加载的形式模拟坡体蠕滑变形,对平行体系中隧道的受力模式及破坏过... 近年来,运营期隧道发生病害的比例逐年提高,其中以洞口处滑坡对隧道的破坏最为严重,对陆路交通安全运营造成严重威胁。通过模型试验,设置桥隧过渡段支撑方式,以连续逐级加载的形式模拟坡体蠕滑变形,对平行体系中隧道的受力模式及破坏过程进行研究。结果表明:在桥隧过渡段支撑作用下,位于滑体内隧道的变形特征与梁式结构一致,可将该段隧道简化为梁式结构;隧道轴向上位于滑带处隧道所受的滑坡推力最大,此处极易发生剪切错断;截面上,隧道拱部所受到的应力比隧道底部大,同时隧道拱部受拉,底部受压,在隧道受拉与受压的过渡区域形成拉压中性区;隧道坡坏的位置位于滑带附近,且隧道拱部首先产生剪切裂缝,随后向边墙扩展,最后裂缝贯通到隧道底部,导致隧道整体破坏。 展开更多

关键词 桥隧过渡段 平行体系 梁式结构 中性区

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