戈壁大风区高速铁路防风明洞风荷载特性及结构设计

The gobi strong wind area distribute widely In the northwest region of China especially in Xinjiang. Because of The harsh climate environment comprehensive effect in the area, high speed railway construction and operation safety becomes a problem. In view of the existing windproof measures cannot guarantee for high-speed train operation safety needs, so the technical scheme of fabricated windproof cut-and-cover tunnel is puted forward based on the comprehensive analysis..This project as the research object to the technical scheme of windproof cut-and-cover tunnel and focuses on the research of wind load characteristics and fabricated structure design.With the research method of theoretical analysis, numerical simulation and field survey, it will build the wind load calculation model and determine wind load distribution based on the research of airflow field distribution characteristics in wind area and wind load shape coefficient of windproof cut-and-cover tunnel. On the basis of the above research, consider other load effect, it will further give the reasonable structure division method and structure type of joint based on the research of structural internal force distribution analysis and structure analysis on stress characteristics of different types of joints..The project results has the positive promoter action for the technical scheme implementation of fabricated windproof cut-and-cover tunnel, the development of windproof technology and the construction of high-speed railway in gobi strong wind area.

戈壁大风区在我国西北地区尤其是新疆地区分布范围较广，受区内干旱、大风等恶劣气候环境综合作用影响，高速铁路建设及运营安全成为难题。鉴于既有的防风措施无法保证列车高速运行安全需要，经安全、环境等因素综合分析，提出装配式防风明洞技术方案。.本项目以装配式防风明洞这种全新型技术方案为研究对象，重点对其承受的风荷载作用特性及结构设计问题开展研究。拟采用理论分析、数值模拟、现场实测研究手段，通过对风区内风流场分布特征、防风明洞风荷载体型系数研究，建立防风明洞风荷载计算模型，进而确定其结构风荷载分布特征及数值大小。在此基础上，综合其它荷载作用影响，通过对不对称大风荷载作用下防风明洞结构内力分布特征分析，给出其合理的结构构件划分方法；通过对防风明洞结构接头受力特征分析，给出其合理的结构构件接头型式。.项目成果对防风明洞技术方案实现、我国防风技术水平提高、戈壁大风区高速铁路建设发展均具有积极促进作用。

装配式防风明洞是结合我国西北地区尤其是新疆地区戈壁大风区环境实际，从确保高速铁路顺利建设及运营安全需求所提出的一种新型隧道结构技术方案。.本项目以装配式防风明洞技术方案作为研究对象，研究内容主要包括四部分，即大风区防风明洞风荷载计算模型、风荷载分布特征及数值大小、防风明洞结构内力分布特征及构件划分、防风明洞结构接头受力特征及接头型式。.项目采用理论分析、数值模拟、现场实测等研究手段，经综合研究，获得了一些有意义的研究成果，具体如下：.①大风区计算模型应满足迎风侧12倍洞径、背风侧10倍洞径、高度8倍洞径的计算区域以及两端封闭的边界条件。.②结构所受风荷载随风速增大而增大，其中迎风侧均为正压、拱顶及背风侧均为负压、拱顶处负压值最大。.③无论是全混凝土结构、钢拱墙结构还是两者组合结构，结构所受内力均随风速的增大而增大，结构所受的最大拉应力则普遍出现在迎风侧边墙及拱脚部位，对全混凝土结构而言，应重视该部位，防止其开裂。.④依据结构受力特征，结构横断面可划分为五块构件，接头合理布设位置具体为左右拱肩及左右边墙的中部。.⑤无论是现浇混凝土刚性接头还是螺栓连接柔性接头，均可满足结构接头安全性要求，但需注意背风侧开口应力集中部位，防止其开裂。.上述研究成果，基本探明了装配式防风明洞相关基础性问题，对装配式防风明洞技术方案实现、我国防风技术提高均具有积极的促进作用。