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高速铁路隧道空气动力效应对水沟盖板稳定性

文章出处:澳门太阳集团网站 人气:发表时间:2018-08-16 12:36
       由于隧道是半封闭空间,当列车由地面高速驶入隧道时,原来占据空间的空气被排开。空气黏性及气流对隧道壁面和列车表面摩阻作用使被排开空气不能像在隧道外一样及时、顺畅地沿列车两侧和上部流动。列车前方空气被压缩,空气压强骤然增大,在列车后方则形成负压区。
       当隧道内压力发生变化时,水沟盖板会受到相应冲击。当水沟盖板顶部为正压时(如压缩波或列车车头经过时),盖板受到压力向下,此时盖板稳定。当水沟盖板顶部为负压时(如膨胀波或列车车尾经过),盖板受向上作用力。当顶部负压产生作用力小于盖板自重时,盖板也处于稳定状态。当顶部负压产生作用力大于盖板自重时,盖板会向上跳动,影响其使用寿命;盖板可能飞出水沟,影响行车及隧道内附属设施安全。针对高速铁路隧道空气动力知识题,国内外学者采用数值模拟、模型试验、现场实测等方法进行研究[1-6]。但是对于高速铁路隧道行车引起水沟盖板稳定性问题,目前国内还没有相关研究数据,国外在此方面研究成果也很少。德国针对300km/h以下隧道进行研究[7],其隧道内轮廓以及水沟盖板尺寸等参数与国内情况不同。国内外鲜见对350km/h高速列车进入隧道对隧道内水沟盖板力学影响进行系统研究。本文针对我国单线和双线隧道断面,采用三维可压缩非定常计算模型,对350km/h高速列车在隧道内运行时空气压力及其分布特性进行模拟计算,分析空气压力作用下水沟盖板稳定性,为高速铁路安全运营以及延长隧道内水沟盖板使用寿命提供参考。
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