斜切式洞門緩沖結構開口率的優(yōu)化分析

賀旭洲， 王英學， 付業(yè)凡， 彭永利

（1.湖北省交通規(guī)劃設計院，湖北 武漢430051；2.西南交通大學 土木工程學院，四川 成都610031）

0 引 言

隨著高速鐵路的發(fā)展，列車速度不斷提高，高速列車在隧道內(nèi)運行的空氣動力學問題也日益突出。當高速列車頭部進入隧道時，由于受到地形條件的影響，因而在隧道入口處產(chǎn)生壓縮波，壓縮波沿著隧道向前以聲速傳播并產(chǎn)生變形。在隧道出口處由于隧道斷面面積突然發(fā)生急劇的變化，傳播到此處的壓縮波，大部分能量向隧道內(nèi)以膨脹波的形式反射回去，造成隧道內(nèi)壓力波動，影響乘車舒適度；同時將向外輻射出一低頻脈沖波，即微氣壓波，在隧道出口產(chǎn)生聲爆現(xiàn)象，從而對周圍環(huán)境造成較嚴重危害［1］。

國內(nèi)外研究表明，該脈沖波的最大值與壓縮波到達隧道出口的最大壓力梯度成正比［2］，而減小壓縮波在隧道入口產(chǎn)生的最大壓力梯度，通常可以減小壓縮波到達隧道出口時的最大壓力梯度，從而減緩聲爆現(xiàn)象；同時，隧道內(nèi)產(chǎn)生的壓力波動也與隧道入口產(chǎn)生的初始壓縮波密切相關。

降低壓縮波在隧道入口產(chǎn)生的最大壓力梯度的措施主要包括在隧道內(nèi)設置支洞、豎井、優(yōu)化列車頭部形狀、在隧道入口處增設緩沖設施［3］等。本文應用三維數(shù)值模擬方法來模擬高速鐵路列車單車突入頂部開口的斜切式洞門隧道時的壓力變化情況，研究高速鐵路隧道斜切式洞門頂部開口面積大小對壓力峰值、壓力梯度降低效果的影響。……