30t轴重下隧底密实度对隧底结构受力的影响及隧底加固效果分析.pdfVIP

第 36卷 ，第l期 中 国 铁 道 科 学 VoL36 No．1 2015年 1月 CHINA RAIIW AY SCIENCE January，2015 文章编号：lOOl一4632(2015)01—0090—06 30t轴重下隧底密实度对隧底结构受力的 影响及隧底加 固效果分析 薛继连 (神华集团有限责任公司，北京 100011) 摘 要：针对朔黄铁路某隧道隧底不密实病害，分析 了隧底不密实病害的主要成因。提出采用聚氨酯树脂 填充隧底吊空等不密实处以及固结虚砟的隧底加固方案。采用有限元软件ANSYS建立数值分析模型，以V级围 岩隧道为例，借助于现场实测30t轴重列车轮轨力时程曲线，分析隧底不同密实度 以及加固后的隧底结构动力 响应。结果表明：在取V级围岩弹性模量的中值 1．5GPa作为隧底密实度标准值的条件下 ，3Ot轴重列车通过 隧底密实度仅为标准值的 7 的隧道时，其隧底结构产生最大为 1．05MPa的拉应力，隧底结构的应力水平超过 0． (厂【为计算混凝土抗拉极限强度，取2．01MPa)，从而导致隧底结构的疲劳问题；采用聚氨酯树脂对隧底 结构加固后 ，隧底结构的应力水平降低至0．13 ，消除了疲劳破坏的隐患，而且隧底结构的振动加速度也得到 明显的降低，验证了采用聚氨酯树脂的加固方案适宜于重载铁路隧底的加固。 关键词 ：隧底密实度；结构动力响应；隧底加固；聚氨酯树脂；重载铁路 中图分类号 ：U475．3 文献标识码 ：A doi：10．3969／j．issn．1001—4632．2015．01．13 隧底作为隧道结构的重要组成部分，一直起着 载铁路关键技术与核心装备研制》科研项 目为依 至关重要的作用。一方面隧底仰拱分散上部结构荷 托，针对朔黄铁路开展了重载铁路 30t轴重条件 载 (围岩压力与结构 自重)；另一方面，由于隧底 下隧底密实状态对隧底结构受力影响的研究，为今 直接承受列车的冲击作用，隧底填充层起着减震缓 后重载铁路隧道隧底的设计提供科学依据。 冲的作用 。但是由于施工质量、环境状况变化等因 素的影响，导致隧底病害较为突出，尤其是重载铁 1 隧底不密实成因分析 路隧道。隧底不密实作为隧底病害的一种，影响到 重载列车的安全运行。文献 Ell研究了列车通过 隧底不密实是多方面因素综合作用的结果，主 隧道时结构的动态响应；文献 [2]对京广线朱亭 要体现在隧底围岩 自身性质差、地下水的作用以及 隧道结构的动力响应进行了现场测试和分析；文献 施工质量等方面。隧底围岩较差时，易产生冲蚀破 [3]对蜈蚣岭隧道的隧道基底结构进行测试，分析 坏，导致 围岩强度和刚度降低 ；早期隧道防排水设 了隧底混凝土的动力响应 ；文献 [4～6]通过对成 计标准较低 ，隧道既有排水沟排水不畅，导致大量 渝线金家岩双线电气化铁路隧道测试，分析了隧道 地下水和地表水汇集于隧底，在围岩与仰拱之间形 仰拱对列车振动衰减的影响；文献 [7—8]对隧道 成含水层，隧底围岩经水长时间浸泡而发生软化； 的动力特性进行了数值分析。上述既有研究只是针 在隧底施工期间未清理隧底虚砟，仰拱直接浇筑在 对铁路既有线普通隧道和轴重 25t以下线路隧道 虚砟上，隧底密实度不够，导致隧底围岩不能提供 的，目前针对 30t轴重及 以上重载列车作用下隧 有效的弹性支撑。雷达检测Lg]到的隧底不密实典型 底结构的相关研究较少。 剖面如图1所示 。 鉴于此，本文以 《轴重 30吨以上煤炭运输重