戈壁大风区高速铁路防风明洞风荷载特性及结构设计

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。 2100433B

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。

明洞洞身类型

按隧道断面形状分为曲墙式、直墙式和连拱式等。

明洞洞身构造

分为一次衬砌和二次衬砌、防排水构造、内装饰、顶棚及路面等。2100433B

通常根据明洞的用途、地形、地质条件、荷载分布情况、运营安全、施工难易以及经济条件等进行具体分析、比较，确定明洞形式。

明洞主要分为两大类，即拱式明洞和棚式明洞。

按荷载分布拱式明洞又可分为路堑对称型、路堑偏压型、半路堑偏压型和半路堑单压型；按构造棚式明洞又可分为墙式、钢架式、柱式等。此外，还有特殊结构明洞，如支撑锚杆明洞、抗滑明洞、柱式挑檐棚洞、全钢架式棚洞、空腹肋拱式棚洞、悬臂棚洞、斜交托梁式棚洞、双曲拱明洞等。