高速鐵路隧道空氣動力效應對水溝蓋板穩定性
由于隧道是半封閉空間，當列車由地面高速駛入隧道時，原來占據空間的空氣被排開?？諝怵ば约皻饬鲗λ淼辣诿婧土熊嚤砻婺ψ枳饔檬贡慌砰_空氣不能像在隧道外一樣及時、順暢地沿列車兩側和上部流動。列車前方空氣被壓縮，空氣壓強驟然增大，在列車后方則形成負壓區。
當隧道內壓力發生變化時，水溝蓋板會受到相應沖擊。當水溝蓋板頂部為正壓時（如壓縮波或列車車頭經過時），蓋板受到壓力向下，此時蓋板穩定。當水溝蓋板頂部為負壓時（如膨脹波或列車車尾經過），蓋板受向上作用力。當頂部負壓產生作用力小于蓋板自重時，蓋板也處于穩定狀態。當頂部負壓產生作用力大于蓋板自重時，蓋板會向上跳動，影響其使用壽命；蓋板可能飛出水溝，影響行車及隧道內附屬設施安全。針對高速鐵路隧道空氣動力學問題，國內外學者采用數值模擬、模型試驗、現場實測等方法進行研究［１－６］。但是對于高速鐵路隧道行車引起水溝蓋板穩定性問題，目前國內還沒有相關研究數據，國外在此方面研究成果也很少。德國針對３００ｋｍ／ｈ以下隧道進行研究［７］，其隧道內輪廓以及水溝蓋板尺寸等參數與國內情況不同。國內外鮮見對３５０ｋｍ／ｈ高速列車進入隧道對隧道內水溝蓋板力學影響進行系統研究。本文針對我國單線和雙線隧道斷面，采用三維可壓縮非定常計算模型，對３５０ｋｍ／ｈ高速列車在隧道內運行時空氣壓力及其分布特性進行模擬計算，分析空氣壓力作用下水溝蓋板穩定性，為高速鐵路安全運營以及延長隧道內水溝蓋板使用壽命提供參考。
當隧道內壓力發生變化時，水溝蓋板會受到相應沖擊。當水溝蓋板頂部為正壓時（如壓縮波或列車車頭經過時），蓋板受到壓力向下，此時蓋板穩定。當水溝蓋板頂部為負壓時（如膨脹波或列車車尾經過），蓋板受向上作用力。當頂部負壓產生作用力小于蓋板自重時，蓋板也處于穩定狀態。當頂部負壓產生作用力大于蓋板自重時，蓋板會向上跳動，影響其使用壽命；蓋板可能飛出水溝，影響行車及隧道內附屬設施安全。針對高速鐵路隧道空氣動力學問題，國內外學者采用數值模擬、模型試驗、現場實測等方法進行研究［１－６］。但是對于高速鐵路隧道行車引起水溝蓋板穩定性問題，目前國內還沒有相關研究數據，國外在此方面研究成果也很少。德國針對３００ｋｍ／ｈ以下隧道進行研究［７］，其隧道內輪廓以及水溝蓋板尺寸等參數與國內情況不同。國內外鮮見對３５０ｋｍ／ｈ高速列車進入隧道對隧道內水溝蓋板力學影響進行系統研究。本文針對我國單線和雙線隧道斷面，采用三維可壓縮非定常計算模型，對３５０ｋｍ／ｈ高速列車在隧道內運行時空氣壓力及其分布特性進行模擬計算，分析空氣壓力作用下水溝蓋板穩定性，為高速鐵路安全運營以及延長隧道內水溝蓋板使用壽命提供參考。
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