CN203008928U - 一种高速铁路隧道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高速铁路隧道结构，其特征在于：隧道衬砌两侧面布置开口，或者在隧道衬砌顶部布置开口，所述开口与大气相通，沿隧道全长方向布置3-5个，相邻开口间距相等，其中靠近隧道洞口的开口距离洞口20-50m。本实用新型的高速铁路隧道结构在隧道衬砌侧壁或顶部设置3-5个开口，能够降低机车内的瞬变压力和洞口微压波峰值，从而缓解洞口微压波效应。并且能够显著降低长隧道的列车附加空气阻力。同时能够降低隧道出口处反射回隧道的膨胀波能量，从而可以有效缓解明洞内和机车外壁的负压，从而减轻气动荷载对明洞结构及辅助设施的疲劳损伤。并且本实用新型受隧道周围地形限制小，适用性强。另外本实用新型降低工程造价，具有很强的实用性。

Description

一种高速铁路隧道结构

技术领域

本实用新型涉及高速铁路隧道领域，具体是指一种高速铁路隧道结构。

背景技术

当高速列车通过隧道时，会发生一系列空气动力效应，包括：洞内的压力突然升高，导致机车内压力发生瞬变，压力的瞬变会在人体耳膜内产生压力差，导致乘客的耳膜不适，甚至头晕、呕吐，严重影响乘客的舒适性和健康。隧道出口发生气动爆破噪声、列车车窗震动、附近轻型结构物（房屋门窗）急剧振动等微压波现象，产生严重的噪声污染，严重影响隧道出口周围环境和居民的日常生活。机车、隧道衬砌结构及隧道内辅助设施（如照明灯具等）受到气动荷载的反复作用，引起车体结构、隧道内辅助设施和隧道衬砌的疲劳损伤，降低隧道内辅助设施和隧道衬砌的耐久性和使用功能，缩短隧道内辅助设施的使用寿命，甚至危及行车安全。空气阻力增大，既导致机车运行能耗增加，又导致隧道内热量积聚和温度升高，造成各种安全隐患。

目前缓解高速铁路隧道空气动力效应的措施主要有：（1）采用各种新型洞门，如帽檐斜切式洞门。但是利用新型洞门缓解空气动力效应的效果有限，在一些环保要求较高的区域，往往达不到各项规定标准。（2）在洞口设置专门的缓冲结构，即由洞口衬砌段向外设置延伸结构，延伸结构的表面布置开口。设置专门的缓冲结构能够显著缓解洞口微压波现象，但对瞬变压力、气动荷载、机车附加空气阻力的缓解效果较差；另外，设置专门的缓冲结构需要占据较大洞口空间，往往受地形限制而无法施工。（3）优化列车车头形状和提高列车气密性。目前优化的动车组车头形状有利于缓解空气动力效应，但远达不到各种规定标准和准则。提高机车气密性能有效降低车内瞬变压力，提高乘客舒适性，但无法解决洞口微压波效应、气动荷载、机车附加空气阻力的问题。

现有的各种缓解高速铁路隧道空气动力效应的措施作用比较单一，有时因为洞口地形的限制，而无法在洞口设置缓冲结构，也不能起到综合缓解空气动力效应的作用。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述不足提供一种高速铁路隧道结构，该隧道结构可以解决高速铁路隧道包括洞内瞬变压力、洞口微压波效应、隧道内气动荷载、机车附加空气阻力在内的各种空气动力学问题。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种高速铁路隧道结构，其特征在于：一种高速铁路隧道结构，其特征在于：隧道衬砌两侧面布置开口，或者在隧道衬砌顶部布置开口，所述开口与大气相通，沿隧道全长方向布置3-5个，相邻开口间距相等，其中靠近隧道洞口的开口距离洞口20-50m。在隧道衬砌两侧面布置开口，对于埋深较浅的隧道，开口也可设置在隧道顶部，这样开口可以缓解洞口微压波效应。

优选的，所述隧道侧面的开口通过隧道内横通道实现。

优选的，所述隧道顶部的开口通过横井或斜井实现。这样可以节省成本。

优选的，开口总面积与隧道横断面积的比值不大于50%。缓解空气动力效应要求越高，开口数量越多，开口大小适当增大。但是开口过大会影响隧道稳定性。

本实用新型的高速铁路隧道结构在隧道衬砌侧壁或顶部设置3-5个开口，能够使压缩波升高到压力最大值所经历的时间延长，降低机车内的瞬变压力和洞口微压波峰值，从而提高乘客的舒适性，缓解洞口微压波效应。并且能够显著降低长隧道的列车附加空气阻力，降低列车运行时的能耗及隧道内的热量积聚。同时在隧道衬砌侧壁或顶部设置开口，能够降低隧道出口处反射回隧道的膨胀波能量，从而可以有效缓解明洞内和机车外壁的负压，从而减轻气动荷载对明洞结构及辅助设施的疲劳损伤。并且本实用新型受隧道周围地形限制小，适用性强，尤其在洞口无法施工专门的缓冲结构时，能够有效解决长隧道的洞口微压波问题和空气阻力问题。另外本实用新型还充分利用长隧道施工后闲置的竖井、斜井、横洞、横通道来缓解高速铁路隧道的空气动力效应，降低工程造价，具有很强的实用性。

附图说明

图1为本实用新型的隧道衬砌顶部开口纵断面示意图；

图2为本实用新型的隧道衬砌侧壁开口纵断面示意图；

1.隧道、2.隧道入口洞口、3.隧道出口洞口、4.开口、5-9.第一开口至第五开口。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本实用新型：

如图1所示，本实用新型高速铁路隧道结构，在隧道1衬砌顶部布置开口4，所述开口4为均匀布置的5个，第一开口5、第二开口6、第三开口7、第四开口8、第五开口9。其中第一开口5距离隧道入口洞口2及第五开口9距离隧道出口洞口3的距离为20-50m。以有效降低洞口微压波峰值、机车内瞬变压力、机车附加空气阻力、隧道内气动荷载。所述隧道1顶部的开口4通过横井或斜井实现。

如图2所示，本实用新型高速铁路隧道结构，在隧道1衬砌两侧面中线各对称布置开口4，所述开口4为均匀布置的5个，第一开口5、第二开口6、第三开口7、第四开口8、第五开口9。其中第一开口5距离隧道入口洞口2及第五开口9距离隧道出口洞口3的距离为20-50m。所述隧道1侧面的开口4通过隧道内横通道实现。对于明洞结构，可直接在明洞衬砌结构上进行开口。

本实用新型的开口数量、各开口大小、各开口间距及布置规律根据机车速度、机车型号、隧道横截面面积、隧道长度等因素确定。基本布置规律为：缓解空气动力效应要求越高，开口数量越多，开口大小适当增大。开口总面积与隧道横断面积的比值不大于50%即可。开口越多，施工成本越高，为3-5个即可起到结果各种空气动力学问题的效果。

该缓冲结构所应用于京沪高速铁龙山明洞工程，在明洞隧道1两侧面中线各对称布置5个开口，各开口5-9的长为8m，宽为3.2m，各开口5-9间相距86.5m。第一开口5与隧道入口洞口2间距20m,第五开口9与隧道出口洞口3间距40m。。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高速铁路隧道结构，其特征在于：隧道衬砌两侧面布置开口，或者在隧道衬砌顶部布置开口，所述开口与大气相通，沿隧道全长方向布置3-5个，相邻开口间距相等，其中靠近隧道洞口的开口距离洞口20-50m。

2.根据权利要求1所述高速铁路隧道结构，其特征在于：所述隧道侧面的开口通过隧道内横通道实现。

3.根据权利要求1所述高速铁路隧道结构，其特征在于：所述隧道顶部的开口通过横井或斜井实现。

4.根据权利要求1所述高速铁路隧道结构，其特征在于：开口总面积与隧道横断面积的比值不大于50%。

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