摘要：研究目的:随着城市的快速扩张,以及都市群的形成,为提高旅行速度,许多城市已建设或即将开始建设速度大于100 km/h的高速地铁项目。高速运行的地铁列车其气动效应会对轨侧设备设施产生脉动风压,作用在屏蔽门上的脉动风压会影响屏蔽门的启闭和可靠性。本文采用三维数值计算方法分析了高速地铁过站越行时,列车速度、活塞风井开闭、有无列车阻塞对轨行区压力波和屏蔽门气动荷载的影响。研究结论:(1)活塞风井开关对压力波变化存在影响,活塞风井开启时压力波1 s和3 s内的变化极值都大于活塞风井关闭时;(2)列车运行速度、活塞风井开关、车站内是否存在列车阻塞,三个影响因素相比,列车运行速度对隧道内压力值及屏蔽门气动荷载的影响最大;(3)列车速度为100 km/h时,屏蔽门承受最大风压为1.042 kPa;列车速度为140 km/h时,屏蔽门承受最大风压为1.486 kPa;(4)本文提出的高速地铁过站越行时压力波特性及对屏蔽门气动荷载的影响规律,可为后期类似工程采取有效防治措施提供参考依据。

摘要：随着高铁列车运行速度的提高,气动荷载成为隧道结构重要的附加荷载,尤其是素混凝土二次衬砌存在初始缺陷时,气动荷载将对衬砌安全有较大影响。针对素混凝土二次衬砌存在初始裂纹和厚度不足缺陷的情况,分别采用基于断裂力学的数值流形方法和基于荷载-结构模型有限元法,对2种衬砌缺陷在气动荷载作用下的影响开展研究。研究结果表明:隧道素混凝土二次衬砌存在初始缺陷时,气动荷载对缺陷部位的耐久性和长期稳定性有很大影响;隧道衬砌存在裂纹时,在气动荷载作用下,裂纹尖端应力强度因子增大150%以上;衬砌厚度不足时,在气动荷载作用下,缺陷部位拉应力增大54%,衬砌处于“拉-压”循环受力状态。研究结果可为高铁隧道素混凝土结构的长期稳定性及耐久性设计提供参考。

摘要：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座的衬砌混凝土破坏而导致。锚栓安装基座衬砌混凝土拉应力分布特征呈现表层锥体分布特征,表明气动荷载作用下疏散灯安装锚栓可能存在剪撬破坏。在气动荷载一定的情况下,衬砌混凝土的应力峰值与锚栓规格呈现显著的负相关关系,增大锚栓规格是提高轨旁疏散灯结构安全性的有效措施。

摘要：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。

摘要：研究强气动荷载作用下磁浮列车的动力学特性对磁浮列车的悬浮稳定设计有重要意义。本文基于简化的TR08型磁浮列车,采用滑移网格方法,研究了明线单车运行和会车场景下作用在列车上的瞬态气动荷载特性、气动荷载振荡的来源及气动荷载作用下列车的动力学特性。结果表明:TR08型磁浮列车受到的气动荷载随速度的增大而增大,总体呈现尾车>头车>中车的规律。俯仰力矩在气动荷载中占主导地位,是影响列车安全运行最重要的因素。列车气动荷载振荡主要由下部结构引起,与上/下部结构相比,单节列车俯仰力矩的峰值出现了迟滞现象,偏航力矩则无此现象。单车以600 km/h的速度运行时,悬浮磁铁间隙波动的幅值将超过安全极限;以600 km/h的速度交会时,将发生失稳。本文的结论可为磁浮列车的稳定设计提供参考。

摘要：基于高速铁路隧道壁面气动荷载特征,考虑气动荷载之间相互作用以及列车通过隧道不同次数之间的影响,提出1种针对高速铁路隧道衬砌结构的疲劳累积损伤及残余寿命计算方法;依托京沪高铁德州—枣庄段某隧道工程,研究高速列车单次通过隧道后气动荷载持续周期数以及列车车速对衬砌结构疲劳损伤的影响,分析列车通过隧道次数与衬砌结构疲劳累积损伤及残余寿命之间的关系,判断隧道设计年限内气动荷载长期循环作用下衬砌结构的安全性。结果表明:衬砌结构疲劳累积损伤随气动荷载持续周期数增加而增加,随车速提高先增加后减小;列车多次通过隧道后,衬砌结构疲劳累积损伤随列车通过隧道次数增加而增加,残余寿命则逐渐减小;高速列车单次通过案例隧道诱发的衬砌结构疲劳损伤为25.6×10-12,在日开行209对的相同工况下,疲劳累积损伤每天为10.7×10^(-9),每年为3.9×10^(-6),100年(隧道设计年限内)为3.9×10^(-4),气动荷载长期循环作用下,完整衬砌结构在案例隧道设计年限内不会发生损伤破坏。

摘要：利用仿真软件FAST和OrcaFlex建立了风机-浮式平台-系泊系统在时域上的耦合分析模型,结合Miner线性损伤累积理论、雨流计算法和系泊T-N曲线,分析了浮式风机的系泊系统在不同气动模型和代表性工况下的疲劳问题,研究了气动荷载和风场湍流强度对系泊疲劳寿命的影响.结果表明:气动荷载会大幅缩短系泊的疲劳寿命,考虑湍流气动荷载时的系泊疲劳寿命仅为不考虑其影响时的1/5,故在系泊疲劳分析中应合理选择湍流风模型;当海况风速接近风机额定风速时,气动荷载会显著增大平台水平位移,导致系泊张力大幅增大,加速系泊疲劳损伤,缩短系泊疲劳寿命;平台的侧移响应会增大平台的侧倾响应,从而加速系泊的疲劳.

摘要：采用动态层铺法对高速列车以350 km/h通过京雄高速铁路410 m全封闭声屏障过程进行计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟,并对单车通过、在声屏障1/4跨和1/2跨处会车三种工况下全封闭声屏障表面气动荷载进行分析。结果表明:三种工况下,全封闭声屏障不同断面位置风压差异较大;同一工况下,出入口处断面测点风压持续时间较短,越靠近1/2跨位置,断面测点风压持续时间越长;会车工况下,全封闭声屏障断面测点风压变化复杂,且数值较大,在1/2跨处会车工况下,断面测点出现了正、负风压最大值,分别为单车行驶工况下的1.37倍和2.23倍,是全封闭声屏障表面气动风压的最不利工况;在最不利工况下,全封闭声屏障断面测点风压呈正-负-正的变化规律,但风压数值明显不同,且列车车头经过处断面测点风压极值大于列车尾部经过处断面测点风压极值,同时在全封闭声屏障出入口处出现了较大的断面环向压差,其最大正、负断面环向压差值分别达到40.4%和29.1%。建议全封闭声屏障结构设计中用到气动风荷载时分别按照正、负风压极值与相应的断面环向压差进行组合。

摘要：根据铁路隧道洞口地形特征,设计了一种轻质装配式明洞,采用有限元软件建立了列车轮轨振动与气动荷载耦合模型,分析了高速列车通过时明洞结构响应情况。结果表明:随着接长明洞长度的增加,明洞应力、动变形和振动加速度均减小;在接长明洞长度小于50 m时明洞应力、动变形、振动加速度降速较大。随着距轨面高度的增加,明洞结构的应力和动变形增大,距轨面高度大于6.5 m后应力和动变形的增速变大。列车交会位置对明洞应力和动变形有影响,对振动加速度影响不大。在轮轨振动与气动荷载耦合作用下,明洞应力、动变形及振动加速度均较小,结构处于安全状态。

摘要：总结浮式风力机类型及其对应的特征动力学问题,针对浮式风力机气动荷载、水动荷载的计算方法以及结构动力学、控制动力学典型问题进行论述。讨论了气动—水动—结构—伺服耦合分析的难点,重点分析了二阶波浪力、畸形波等非线性波浪荷载、流荷载及涡激运动对浮式风力机特征动力响应的影响。阐述了浮式风力机动力学研究的试验方法、数值仿真方法、样机测试方法,并对模型试验技术的相似理论、气动模型的实现和难点以及数值仿真的频域方法、时域方法和分析工具进行了归纳对比。研究表明:浮式风力机多场、多体耦合动力分析机理及相关技术仍不成熟,气动荷载、高阶非线性波浪荷载耦合模型的建立是动力学问题研究的重点,数值仿真及模型试验是浮式风力机动力响应研究的主要方法,样机测试技术的积累将促进设计标准的完善及浮式风电的产业化发展。