高速鐵路交叉隧道動力特性及結構安全性理論研究

《高速鐵路交叉隧道動力特性及結構安全性理論研究》是依託西南交通大學，由何川擔任項目負責人的聯合基金項目。

基本介紹

• 中文名：高速鐵路交叉隧道動力特性及結構安全性理論研究
• 項目類別：聯合基金項目
• 項目負責人：何川
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

隨著我國交通基礎設施建設的發展，現在和今後一段時期都將湧現大量的高速鐵路交叉隧道，這些交叉隧道種類多樣、施工方法各異，在遭受高速列車振動、列車氣動以及地震震動等三動荷載作用下呈現複雜的動力回響，容易出現隧道結構的動力損傷累積效應並威脅隧道安全。項目以國內多座典型的高速鐵路交叉隧道為依託，研究不同工法、不同交叉結構類型、不同結構和圍岩參數等條件下交叉隧道結構體系在列車振動、列車氣動和地震震動荷載作用下的結構動力特性及其損傷演化規律，揭示該類隧道在動力荷載下的損傷演化機理及其動力破壞模式，分別建立交叉隧道結構體系列車振動和列車氣動的影響分區標準與分區方法，提出不同條件下保證交叉隧道耐久性和長期運營安全性的具體措施。研究成果可為高速鐵路交叉隧道結構體系的耐久性設計、整體安全性評估和累積損傷病害下的維護與加固提供理論和技術支撐。

結題摘要

本項目針對高速列車振動、列車氣動和地震震動“三動”荷載作用，開展高速鐵路交叉隧道動力特性及結構安全性理論研究，從而揭示交叉隧道動力特性、損傷累積機理，提出安全性控制方法和措施，為高速鐵路交叉隧道選線設計、結構耐久性設計及其運營維護加固提供理論和技術支撐。具體完成工作如下： 研究了不同列車振動荷載、不同圍岩級別條件下交叉盾構隧道結構的動力回響；研究了礦山法隧道在圍岩級別、列車通過方式、列車速度、交叉角度和岩柱高度等五種影響因素下隧道襯砌的動力回響及其擬合函式；揭示了列車在隧道內行駛時，特定觀測點對應的列車行駛影響區；通過模型試驗研究了鐵路盾構隧道列車振動荷載下襯砌結構及圍岩動力回響。 研究了高速列車以350km/h的速度通過頂部單開口、頂部雙開口、頂部單間縫、頂部雙間縫和條帶式單開口等5種緩衝結構時隧道內的氣動規律；分析了高速鐵路隧道交叉結構段列車風的時程變化規律和空間分布特點，研究了交叉結構段最不利位置處接觸網的風致振動特性；分析了三維湍流非定常流場條件下高速鐵路隧道接觸網系統的振動特性。 通過振動台模型試驗及數值模擬，探明了平行雙孔高速鐵路隧道及空間不同夾角交叉高速鐵路隧道地震作用下結構動力回響特徵，揭示了高速鐵路主隧道與聯絡橫通道交叉結構的地震動力回響規律，提出了隧道合理抗震設防範圍及相應的抗減震措施。 提出了一種名義應力壽命預測方法；探明了不同條件下交叉隧道隧底結構疲勞壽命變化規律；研究了地震荷載作用下交叉隧道結構的損傷特性及分布規律；採用線性損 傷累積的方法，在地震損傷作為初始損傷的基礎上，分析了不同交叉條件下列車荷載作用對隧道結構疲勞壽命的影響。 項目執行期間，獲2015年度國家技術發明二等獎，2014年度中國鐵道學會科學技術一等獎。獲授權發明專利4項，實用新型專利1項。出版專著1部，發表期刊論文41篇（SCI收錄5篇，EI收錄21篇）。