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82研究与探索Research and Exploration ·监测与诊断中国设备工程 2018.02 (上)地铁防淹门是一个处于常备待机状态的防灾减灾系统，在意外灾难即将发生时，通过系统功能的实现来消除或降低灾难后果。
显然，防淹门与一般机电系统有着明显区别，它的机电运行系统平时处于待发状态，整个防淹门系统的可靠性仅体现在信号与控制子系统的反应可靠性，在灾难出现的时刻才与机械系统的可靠性联动。
另外，防淹门又是一种安全保障措施，对运行中的地铁进行防淹门全系统检测必须停止地铁运行，成本较高，也不易进行系统运行强化试验。
鉴于此，防淹门系统的可靠性分析就具有相当重要的实用意义，其结果可以作为系统维保间隔的主要依据。
1 系统的定义和工作条件部分城市地铁防淹门采用升降式闸门。
从功能上看，整个防淹门系统主要由机电系统和监控信号系统两部分组成。
机电部分由闸门门叶、门槽（滑轨）、启闭装置和锁定装置等组成，是一个机电一体化子系统；监控系统由液位传感器、现场控制装置（PLC）、控制箱、报警装置和电缆等组成，是一个数据采集、传送、计算与判别、自动决策子系统。
信号系统与防淹门机电系统间主要交换3个信息，分别为防淹门状态检测信息（FDG Status）、防淹门请求关闭信息（FDGCR）以及防淹门关门允许信息（FDGCA）。
防淹门机电系统在绝大多数时间内都是一个处于待发状态的静止装置，除可能发生锈蚀、机电设备老化、润滑失效等常规机电故障外，不存在摩擦、疲劳损伤、飘移等不确定因素，虽然门叶和门槽导轨之间理论上也存在卡阻可能，但是，与巨大的门体重力相比较，卡阻造成失效的可能性是极小概率事件，只有电机启动、锁定装置的开闭可靠性是该部分的重点分析因素。
监控信号系统包含的模块众多，从管理权上可分为中央级（控制中心 ）、车站级（车站控制室）和就地级（防淹门控制室），从不同的管理层面对门体状态及水位报警进行监视与控制。
区间水位按四级监视—两级报警设置，在监控区间水位最低里程处，钢轨底面以下100mm 处设为一级水位预报警，此水位将危及地铁信号系统正常工作；钢轨顶面60mm 处为四级报警，即危险水位，此水位将危及机车的正常工作；根据系统需要，一级水位与四级水位之间设置二级、三级水位，作为水位上涨速度检测区，水位上涨速度达到50mm /min（暂定，系统可调）作为危险水位报警信号。
轨道交通隧道防淹门系统及门扇受力分析计算傅 华,龚 飞(上海市隧道工程轨道交通设计研究院)摘 要:针对轨道交通隧道防淹门系统的设计,介绍了该系统的结构和工作原理,应用Ansys 软件建立防淹门门扇的结构模型,并对其进行有限元分析。
通过门扇的应力分析及变形分析来进行门扇的结构设计,确保门扇的制造经济性和使用可靠性。
关键词:轨道交通隧道;防淹门;门扇;结构模型;有限元分析 位于水域下的轨道交通隧道在施工及正常运营过程中,若恰逢在汛期高潮位,而又因爆炸、地震、战争或其他突发事故而受到破坏时,江(河)水即可通过受破坏的区间隧道迅速倒灌至城区内,危及人民的生命财产。
为了避免这种在特殊状况下隧道作为进水通道而导致城区被淹的风险,必须在水下区间隧道两端车站(工作井)内设置防淹门,以便一旦发生紧急情况,能够迅速关闭,阻止江(河)水的侵入,确保城区安全;同时,也便于灾后轨道交通的快速恢复。
因此,过江(河)隧道防淹门对提高城市和轨道交通的防洪安全有着重要意义。
1 防淹门系统简介1.1 防淹门系统功能介绍1.1.1 防淹门主要结构(见图1)1.启闭机2.门扇3.搁门装置4.门槽图1 防淹门主要结构图1.1.2 防淹门系统工作原理每扇防淹门配置1台启闭机和2台电动同步锁定装置,由防淹门监控系统控制。
轨道交通隧道正常时,防淹门呈开启状态,由锁定装置锁定于设备室内,3套水位传感器设在区间隧道废水泵房内,水位信息按3取2方式自动确认。
一级报警水位线为轨道底面以下100mm;二级报警水位线为轨道顶面以上60mm (此时,车辆设备尚未被淹)。
从一级报警水位起,报警信号发送至车站控制室,通过B AS 网络至运营控制中心(OCC ),有关人员应处于戒备状态,评估灾情及发展趋势,并采取必要的措施。
如防淹门监控系统计算水位上升速率超过设定值,或区间水位达到二级报警水位,则立即向车站控制室、OCC 等发出危险报警信号。
车站控制室人员确认险情后向信号系统(ATC )发出关门解锁请求,ATC 采取疏散车辆等必要措施,然后给电力监控系统(SC ADA )发出车辆触网用电终了信号。
1引言防淹门的设置必须经过充分论证,相关规范中明确若发生水淹,可采取紧急隔断措施,保障车站人员、重要设备的安全及时转移。
但规范对于防淹门是否设置并未明确给出具体条件。
本文结合实际工程案例及理论依据进行讨论,明确防淹门设置原则及选型建议。
2规范中防淹门设置要求与防淹门设置有关的规范有GB 55033—2022《城市轨道交通工程项目建设标准》、CJ/T 453—2014《地铁隧道防淹门》、GB 50157—2013《地铁设计规范》等,规范中仅提出了防淹门的设置要求,而对于何种条件下采用防淹门并未给出具体定量指标。
此次摘取了GB 55033—2022《城市轨道交通工程项目建设标准》中关于防淹门设置要求的条款并对其进行解析。
规范规定:当地下区间下穿河流、湖泊等水域时,应按规划航道的要求和预测冲淤深度控制区间隧道埋深,并设置防淹门或者采取其他有效防水淹措施于下穿水域的两端[1-2]。
规范解读:水下隧道的覆盖层厚度除应满足水利及航运部门对规划航道要求和预测冲淤泥深度要求外,在采用盾构法隧道时,覆盖层厚度通常不应小于隧道直径的1倍,从而保证施工的安全性。
对隧道下穿一般较小的河流、湖泊等水域,应区别通航等级,并与当地水利部门协商,根据隧道结构和深度,确定是否设置防淹门。
3防淹门设置原则讨论3.1国内既有防淹门设置案例3.1.1成都防淹门设置下穿主要湖泊或江河干道,若湖泊或河流水深大于4m并且宽度大于40m ,需设置防淹门。
根据笔者总结[3],主要设置原则见表1。
3.1.2广东莞惠城际工程防淹门设置莞惠城际项目防淹门设置[4]通过专家审查对防淹门设置进行了专项研究,并得到上级相关部门的认可,主要设置情况见表2。
【作者简介】胡正威（1991~），男，湖北武汉人，工程师，从事结构工程设计与研究。
城市轨道交通防淹门设置原则及选型建议Setting Principle and Selection Suggestion of Flood Gate in Urban Rail Transit胡正威（中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉430000）HU Zheng-wei(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.Ltd.,Wuhan 430000,China)【摘要】轨道交通隧道工程下穿河道或湖泊等水域时，相关规范仅明确必要情况下应设置防淹门，未规定具体情况下的指标。
防淹门系统在城市轨道交通车站中的应用研究一、引言随着城市化进程的加速和气候变化的影响，城市轨道交通系统越来越受到关注。
尤其是在低洼地区，车站往往面临着淹水的威胁。
为了确保乘客的安全和轨道交通的正常运营，防淹门系统成为了不可或缺的一部分。
本文旨在研究防淹门系统在城市轨道交通车站中的应用，并探讨其在保护人员和设备安全方面的效果。
二、防淹门系统的定义和作用防淹门系统是一种可以阻止洪水进入轨道交通车站的装置。
它通常位于车站的地下入口处，由一组水密门和控制系统组成。
当车站面临淹水威胁时，防淹门系统可以快速启动，阻止水流进入车站。
防淹门系统在城市轨道交通车站中具有以下作用：1.防止洪水进入车站内部，保护乘客和车站设备的安全。
2.提高车站的防洪能力，减少车站被淹的风险。
3.缩短车站的停运时间，提高轨道交通的正常运营率。
三、防淹门系统的工作原理防淹门系统通过以下方式实现其工作：1.检测水位：防淹门系统配备了水位检测器，实时监测周围水位的变化。
当水位达到一定高度时，系统会自动启动。
2.启动水密门：一旦系统检测到水位升高，控制系统会发出信号，启动水密门的关闭动作。
3.封闭车站入口：当水密门关闭后，车站入口将被完全封闭，阻止水流进入车站。
4.排水系统：防淹门系统还配备了排水设施，将车站内积水迅速排出，以便人员和设备的疏散和恢复运营。
四、防淹门系统的优势和挑战优势1.高效防洪：防淹门系统能够快速启动，有效防止水流进入车站内部，提高车站的防洪能力。
2.保护人员安全：封闭车站入口后，乘客和工作人员可以在相对安全的区域等待救援，并减少遭受洪水伤害的风险。
3.保护设备安全：车站内的各种设备往往十分昂贵且易受水损，防淹门系统可以减少设备的损坏，降低维修和更换的成本。
挑战1.设计和建造成本：防淹门系统的设计和建造需要投入大量的资金和人力资源，可能对城市轨道交通建设和运营造成一定负担。
2.运行和维护成本：防淹门系统需要定期检查和维护，以确保其正常工作。
地铁隧道内防火门承受活塞风压冲击情况下应对措施研究摘要：随着大中城市对轨道交通出行的依赖程度不断提高，如何保证安全运营便成为重中之重。
地铁隧道联络通道门不仅承担着重要的防火功能，还承担着紧急条件下的疏散功能，但处在隧道区间内，需反复承受列车经过时带来的活塞风压，长此以往门体五金件及固定螺丝在长期风压震动作用下会产生松动甚至掉落，导致防火门在活塞风压作用下自由行程变长，进一步加剧门体掉落风险。
基于此，本研究以某地铁风井中隔墙双开门掉落事件为例，结合现场情况分析了固定门扇的掉落原因，给出了整改前的临时措施及后续整改方案，计算了门体五金件及锚固件的受力情况，并结合现场试点情况，综合评估了整改方案的安全性和可靠性，为下一步全线推广奠定了基础，提出目前区间防火门在设计和安装中的不足之处，以及在新建线路上的规避、改进应用。
该研究关于活塞风速测量和计算公式、受力条件，符合所有相似和同类工况条件下的设备设施（墙体、站台门、风阀、风管、设备房门等），可直接套用公式于承载力、安全性核算，确保安全性。
关键词：区间防火门；活塞风压；受力；应用一、研究概况1.1 研究背景一般而言，为了紧急条件下的人员疏散，地铁隧道一般会在区间设置数个联络通道，并在联络通道设置数樘防火门，以保证列车在地下长大区间内发生火灾而又无法牵引至车站时，乘客能按照疏散指示牌所指方向快速通过疏散平台到达最近的联络通道，从而转移到与之平行而又相互独立的另一条隧道，保证乘客安全。
一般而言，两条平行设置的单线隧道宜设置横向联络通道，其连贯长度不大于600m，且每一区间内的联络通道不少于两个。
由于列车的截面积和隧道的截面积之比较小，两侧行驶的列车就像是活塞在防火门的两侧交替拉动着，在隧道两侧产生较大的侧向风压，长此以往，防火门就会在列车活塞风压的长期往复作用下损坏脱落，威胁行车安全。
比如：2011年6月19日，京港地铁新宫站至公益西桥站区间隧道联络通道防火门变形脱落，致使地铁高米店桥北站至公益西桥站之间发生停运，停运时间长达3小时。
地铁隧道压力变化的分析与计算摘要本文分析了地铁隧道压力波的产生和影响，介绍了国内外部分国家和地区的压力波动控制标准，并通过模拟计算，得出在5.4米盾构隧道和6m盾构隧道中，列车在不同运行速度、气密性条件下车头、车尾的压力波动数据。
关键词地铁隧道压力阻塞比气密性1 地铁隧道压力波的产生和影响当地铁列车在区间隧道中运行时，列车前方的空气受到挤压，空气压强骤然增大而形成压缩波并向周围传播，导致隧道内部及列车车体表面的压力产生变化，进而车体表面的压力波动变化随之传播到车内，当车内压力波动超过一定值后，将对车内乘客的生理产生不良影响，这一现象称之为隧道空气动力学效应。
根据已有的研究成果，列车行驶速度和阻塞比（列车横截面积与地铁净空断面积的比值）是影响地铁隧道压力变化最主要的两个参数。
随着列车行驶速度的提高，为了满足压力变化要求，应逐渐减小阻塞比，高速铁路隧道设计中一般将阻塞比控制在0.23～0.12。
相对而言，地铁的运行速度比较低，一般小于100km/h，此时的空气动力学效应并不明显，但地铁的断面积比较小，一般情况下国内地铁盾构区间的直径为5400mm，其有效断面积约为21.3m2，阻塞比比较高，在这种情况下，列车速度的微小提升，都会产生较大的空气动力学效应。
同时，当地铁车站间距比较大时，为满足防灾及隧道内换气次数的要求，在长区间需设置断面较大的中间通风井，当列车高速通过中间通风井时，空气流通有效断面的变化必将引起地铁内空气压力的波动，频繁的压力变化必然引起车体内外压力产生连锁变化，从而恶化乘车环境，降低了乘车的舒适性。
鉴于以上的原因，必须对列车高速行驶在长区间的压力变化情况进行研究，在一定的条件下，降低压力变化，提高人体舒适度。
2压力波动控制判定标准1）国外地铁或高速铁路压力控制标准介绍表1列出了部分国家及地区的地铁或高速铁路的压力控制标准：2）国内高铁压力控制标准在我国高铁，自广深线准高速列车开行以来所带来的气密性问题，给了我们一些感性认识。
地铁防淹门系统的方案比选和设计倪士浩【摘要】地铁防淹门系统是一种防灾设备.通过对地铁防淹门系统的现状分析和方案比选,结合西安地铁1号线工程设计,推荐采用液压防淹门系统的设计方案.介绍该方案的系统构成、性能特点和设计接口.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2008(000)011【总页数】5页(P118-122)【关键词】地铁防淹门系统;启闭设备;方案比选【作者】倪士浩【作者单位】中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安,710043【正文语种】中文【中图分类】U2311 概述根据《地铁设计规范》(GB50157—2003)要求，在穿越河流或湖泊等水域的地铁工程，应在进出水域的两端适当位置设置防淹门或采取其他防淹措施。
防淹门系统作为一种防灾设备，是在区间隧道突发事故时阻止江河水涌入地铁车站的有效屏障。
目前，在我国的上海、广州、武汉等城市的地铁工程中，设置防淹门系统的应用实例较多。
2 国内地铁防淹门系统的现状分析调研资料显示，目前国内地铁防淹门系统有两种形式。
一种形式为升降式平面钢制闸门(也称下落式闸门)，启闭设备为电动葫芦。
闸门的开启和闭合是通过电动葫芦的升降完成闸门上提或下落，闸门在固定门槽内垂直运动，依靠自重关闭。
这种形式在国内地铁工程的防淹门系统设计中应用最为普遍。
其缺点是：在门洞上方需要设置一个大于门洞尺寸的设备机房，以便安装防淹门的闸门及启闭装置，由于受电动葫芦吊钩尺寸与起升极限制约，机房净空相对较高；另外，在紧急情况(如无电状态)下需要手动控制闸门关闭时，解锁复杂，闸门下落无缓冲，容易损伤轨道和道床，造成维修成本增加。
另一种形式是平开式平面钢制闸门，闸门绕门轴旋转，分一扇门(也称平开式一字门)和两扇门(也称平开式人字门)两种结构，一扇门结构作防淹门时，一般是由人防门兼作防淹门用，启闭设备可采用液压油缸或螺杆传动启闭。
而两扇门结构则为防淹门所专用，目前在广州地铁1号线的防淹门结构就是采用液压油缸启闭的平开式人字闸门。
电动升降式防淹防护密闭门设计探讨摘要：本文主要对固定卷扬垂直升降式防淹防护密闭门设计进行了阐述，包括总体型式与功能实现、主体系统、驱动与安全系统及智能控制与水位监测报警系统，该电动升降式防淹防护密闭门将在广州地铁11号线应用，具有重要的现实意义。
关键词：电动升降式；防护密闭门；设计地铁过江隧道智能防淹防护密闭门首先能解决过江隧道的人防要求，该门既具有一定的抗冲击波能力，能够满足工程抗预定级别的核武器和常规武器的打击，又具有密闭功能，能够防止战时核武器产生的放射性沾染和生化武器，而且还可以在平时防止恐怖袭击产生的各种危害因素；其次该门还能解决过江隧道的防淹、防洪问题，防止意外情况引起的洪水涌入车站和相邻区间，使人民的生命安全免遭威胁，国家经济财产免遭损失。
1方案确定为满足地铁过江隧道工况设防难题，研制兼顾防护密闭和防淹的防淹防护密闭隔断门，研制原则是防护密闭与防淹并重，结构设计、计算、材料选用等各分项均按两者中要求较高者计。
同时满足两者要求的前提下，提高项目的综合性能。
为适应地铁区间不同位置不同结构工况，有多种防淹防护密闭隔断门，本文对固定卷扬垂直升降式防淹防护密闭门进行了阐述。
2 总体型式与功能实现防淹防护密闭门基本组成见图1。
按功能系统分，电动防淹防护密闭门主要由以下三大部分组成：主体系统、驱动与安全系统、智能控制与水位监测报警系统。
主体系统包括门扇、门槽，门扇上设滚轮、胶条、泄水阀等，门槽上设挤压块等，共同完成对孔洞的防护密闭；驱动与安全系统又由启闭机、安全与下压机构两部分组成，启闭机用于起降门扇，本系统采用固定卷扬机完成此功能；安全系统由挡板小车、小车轨道、承载梁、推动小车的电动推杆等组成，主要用于平时开门状态下承载门扇；下压机构座于小车上，关门困难时下压机构可提供额定5吨的下压力；智能控制与水位监测报警系统对整套系统中的启闭机主电机、电动推杆、下压机构电机进行控制，对防淹门系统状态信号、水位报警信号进行判断决策，与车站综控室、IBP盘（integrated backup panel）（又称综合后备盘）、信号系统、配电系统等进行交流，实现对防淹门系统的综合监测与控制。
防淹门系统在城市轨道交通车站中的应用研究防淹门系统在城市轨道交通车站中的应用研究一、引言随着城市轨道交通的快速发展，城市轨道交通车站作为重要的交通枢纽，面临着日益增多的乘客流量和极端天气带来的洪水威胁。
为了保障乘客的安全和运营的稳定性，防淹门系统被广泛应用于城市轨道交通车站。
本文将对防淹门系统在城市轨道交通车站中的应用进行详细研究。
二、防淹门系统概述1. 防淹门系统定义防淹门系统是一种能够有效阻止洪水进入车站地下区域的设备，通过提供可靠的密封和排水功能，确保车站地下区域不受洪水侵害。
2. 防淹门系统组成防淹门系统由以下几个主要组成部分构成：- 门体：采用高强度材料制造，具有良好的密封性能和结构稳定性。
- 密封装置：位于门体周围，能够与地面形成完全密封。
- 排水装置：通过排水管道将车站地下区域的积水排出。
三、防淹门系统在城市轨道交通车站中的应用1. 洪水威胁分析在城市轨道交通车站设计中，需要对洪水威胁进行详细的分析和评估。
通过考虑不同洪水等级和频率，确定防淹门系统的设计要求和参数。
2. 防淹门系统设计根据洪水威胁分析结果，进行防淹门系统的设计。
主要包括：- 门体尺寸：根据车站地下区域的尺寸和形状确定门体尺寸，确保能够完全覆盖地下区域。
- 材料选择：选择高强度、耐腐蚀和耐磨损的材料制造门体，以确保长期使用性能。
- 密封装置设计：采用密封条等密封装置，确保与地面形成完全密封。
- 排水装置设计：合理设置排水装置，确保及时将车站地下区域的积水排出。
3. 防淹门系统安装与调试完成防淹门系统设计后，进行安装与调试工作。
主要包括：- 门体安装：将制造好的门体安装到车站地下区域的入口处。
- 密封装置安装：安装密封条等密封装置，确保与地面形成完全密封。
- 排水装置安装：设置排水管道，确保及时将车站地下区域的积水排出。
- 系统调试：对防淹门系统进行功能测试和性能验证。
4. 防淹门系统运行与维护防淹门系统的运行与维护是确保其长期稳定工作的关键。
轨道交通隧道防淹门系统及门扇受力分析计算傅 华,龚 飞(上海市隧道工程轨道交通设计研究院)摘 要:针对轨道交通隧道防淹门系统的设计,介绍了该系统的结构和工作原理,应用Ansys 软件建立防淹门门扇的结构模型,并对其进行有限元分析。
通过门扇的应力分析及变形分析来进行门扇的结构设计,确保门扇的制造经济性和使用可靠性。
关键词:轨道交通隧道;防淹门;门扇;结构模型;有限元分析 位于水域下的轨道交通隧道在施工及正常运营过程中,若恰逢在汛期高潮位,而又因爆炸、地震、战争或其他突发事故而受到破坏时,江(河)水即可通过受破坏的区间隧道迅速倒灌至城区内,危及人民的生命财产。
为了避免这种在特殊状况下隧道作为进水通道而导致城区被淹的风险,必须在水下区间隧道两端车站(工作井)内设置防淹门,以便一旦发生紧急情况,能够迅速关闭,阻止江(河)水的侵入,确保城区安全;同时,也便于灾后轨道交通的快速恢复。
因此,过江(河)隧道防淹门对提高城市和轨道交通的防洪安全有着重要意义。
1 防淹门系统简介1.1 防淹门系统功能介绍1.1.1 防淹门主要结构(见图1)1.启闭机2.门扇3.搁门装置4.门槽图1 防淹门主要结构图1.1.2 防淹门系统工作原理每扇防淹门配置1台启闭机和2台电动同步锁定装置,由防淹门监控系统控制。
轨道交通隧道正常时,防淹门呈开启状态,由锁定装置锁定于设备室内,3套水位传感器设在区间隧道废水泵房内,水位信息按3取2方式自动确认。
一级报警水位线为轨道底面以下100mm;二级报警水位线为轨道顶面以上60mm (此时,车辆设备尚未被淹)。
从一级报警水位起,报警信号发送至车站控制室,通过B AS 网络至运营控制中心(OCC ),有关人员应处于戒备状态,评估灾情及发展趋势,并采取必要的措施。
如防淹门监控系统计算水位上升速率超过设定值,或区间水位达到二级报警水位,则立即向车站控制室、OCC 等发出危险报警信号。
车站控制室人员确认险情后向信号系统(ATC )发出关门解锁请求,ATC 采取疏散车辆等必要措施,然后给电力监控系统(SC ADA )发出车辆触网用电终了信号。
SCADA 执行触网断电操作后,向ATC 发送断电信号,由ATC 将综合信号(即关闭解锁信号)发送给防淹门系统,防淹门系统即刻解锁并在收到关门许可的人工确认指令后,实施操作关闭防淹门。
1.1.3 防淹门系统监控功能防淹门系统具有三级监视和两级控制功能;即就地、车站及OCC(或ATC )的闸门状态三级监视和就地、车站两级控制;防淹门关闭应经过系统解锁、人工确认,以实现车站或就地两级控制。
(1)车站级控制从车控室操作盘(BP)上通过B AS 协议接口数据总线控制防淹门开关,防淹门及锁定装置响应 一键 程序控制关/开门指令。
而车站级紧急控制从车控室防淹门紧急控制盘(I BP)通过硬线回路直接控制防淹门关闭。
操作人员在站长或其它有关负责人的授权下,可解除防淹门!ATC !SCADA 联锁,将防淹门强行关闭。
此紧急控制功能仅用于高度紧急状态。
(2)就地控制级具有 一键 程序、检修(含单步操作功能)、模拟、手动操作等4种模式。
在 一键 程序关门模式下,启闭机将防淹门升起50mm 后其两侧的锁定装置自动打开,防淹门向下运行,直至关闭到位。
控制柜设在车站站厅层的防淹门设备室内,并设有就地、远程切换开关,柜内设置PLC控制器,主要设备须采用工艺成熟、安全可靠、技术先进的产品。
控制器通过网络接口相连。
2 防淹门门扇结构与有限元(FEM)分析2.1 门扇结构的尺寸和设计参数防淹门门扇设计采用箱形梁板门结构,既减轻重量又可满足使用的强度和刚度要求。
门扇总高4700mm,总宽4590mm。
门扇一侧是具有一定厚度的面板,它直接承受来自隧道的水压力;另一侧采用钢板焊接成的 ∃形钢按照 井字形布置并焊接在面板上。
横向有6根,间距908mm,为主横梁;纵向有6根,其中两边为边梁,中间4根为小纵梁,间距均为858mm。
梁与面板的材料选用16M n钢,其相关参数是:屈服点 s=345N/mm2;强度设计值f=0.92f y;安全系数[s]=1.44;抗拉、抗压和抗弯允许压力[ ]=240N/mm2;弹性摸量E=2.06105N/mm2;剪切摸量G=0.794105N/mm2;泊松比 =0.3;材料密度=7900kg/m3;最大位移w=1/400=4290/400=10.7mm。
2.2 门扇结构有限元模型的建立和分析2.2.1 建立门扇结构的有限元模型Ansys是集结构、热、流体、电磁场和声学于一体的大型通用有限元分析软件。
它的前处理包括设置单元类型、实常数,定义材料属性,创建模型和划分网格等5个步骤。
通过前处理,分别对面板和梁结构建立模型。
首先,建立面板的有限元模型。
根据轨道交通隧道的截面,选定面板的设计尺寸为4590mm% 4700mm,其厚度由下式计算:!=a KP∀[ ](1)式中:!!!!面板厚度;b、a!!!面板计算区格的长、短边长度(从面板与主次梁的连接焊缝算起);∀!!!弹塑性调整系数;K!!!弹性薄板支承长边中点弯应力系数(按照比值b/a在∀水工钢闸门设计#图4-3中查取)。
根据防淹门的结构布置,面板的计算数据如下: a=85.8c m、b=90.8c m,得到b/a=90.8/85.8=1.058<3,取=1.5查得K=0.32;[ ]=2135kg/c m2;解得面板厚度!=1.12c m,单元类型选用Shel,l在材料属性定义中添加16M n钢的弹性模量E=2.06%105N/mm2和泊松比0.3。
取面板的厚度为12mm添加到实常数,然后通过M eshA ttribute 将单元类型和材料属性赋于面板模型,并对面板模型进行网格划分。
再次创建梁结构的有限元模型。
梁与面板的材料属性相同。
梁结构的单元类型选用具有非线形结构的bea m188,以便准确描述梁的大变形和大应变。
主横梁、边梁和纵梁的截面通过前处理模块下的Secti o n定义,因为主横梁承受的弯曲应力较大,所以其腹板比纵梁和边梁厚,各个梁的截面选择如图2所示。
在面板模型的基础上建立梁结构的模型,并把单元类型bea m188、截面尺寸和材料类型通过M eshA ttri bute赋于梁结构的有限元模型,最后对梁结构划分网格。
面板和梁结构的模型建立完成后,才能确定防淹门门扇的有限元分析模型。
图2 各个梁的截面图2.2.2 门扇有限元模型的几何及载荷约束在门扇有限元模型应力分析中,必须进行几何及载荷约束。
根据轨道交通防淹门的总布置形式,防淹门是通过布置在边梁上的滑槽沿Y方向作上下运动。
因此,门扇边梁的X、Z方向的位移自由度均被限制,上下运动的Y方向为自由状态。
整个面板所受载荷全部传递到梁结构上,由面板和梁结构共同承担。
假定防淹门的水头设计高度为18m,那么门扇承受的平均水压力P=1.1%15.616/10=0.17M Pa。
2.2.3 门扇有限元模型的后处理在后处理中可观察和分析有限元的计算结果。
在观察结果前,把计算结果文件输入数据库中,以等(下转第62页)2.3.3 强弱电用房布置由于车站内环控设备采用分散布置,没有集中用电负荷,而车站管理(车控室)和弱电设备基本集中设在南侧地面站厅的上下区域,因此,把供电设备用房也放置在南侧站厅地面的位置,便于管理和监控。
3 带敞开轨道区风口地下一层车站设计的技术难点 轨道上排风孔对站厅布置有一定限制,站厅只能化整为零分散布置(在地面层两端,或在站台层两侧),相对于一般地下二层车站,管理不方便;同时,站厅位置往往会和地面规划或地下管线有冲突。
因此,需要在造价和综合效益之间进行平衡,如有条件,地面站厅与周边建筑合建更好。
从设计角度看,轨道上排风孔需要相当大的通风面积,风口要设置在远离人群以及不影响建筑和城市景观的地段。
一般采用低风井形式布置在绿化带内,需要占用相当大的地面面积,对场地选择有一定难度。
此外,轨道风口下方需做好防水措施,地面部分也要有防淹措施。
4 结语带敞开轨道风口地下一层车站的选用是建立在对线路、地形、设备系统比选和工程造价进行技术经济综合比较基础之上的。
自2007年年底6号线通车后,高清路站等其他几个带敞开轨道区风口地下一层车站运营正常、情况良好。
我们将在总结经验的基础上,不断加以完善,为今后类似的轨道交通车站提供更合理、经济的设计。
(收稿日期:2008-03-16)(上接第59页)值线的形式显示模型。
在图形窗口中生成连续的经过整个模型的应力等值线和位移等值线,它可以描绘应力和位移在模型中变化的情况(见图3、图4),从而可以较为迅速地确定模型中的危险区域,以及节点位移的情况。
图3 门扇有限元模型的位移变化图门扇有限元模型的位移和应力分析结果为:最大应力 =200M Pa ,最大位移w =5.14mm 。
3 结语根据有限元模型分析的结果,门扇最大应力 =200MPa<[ ]=240M Pa ,分别出现在主横梁上和面板中间部位;最大位移w =5.14mm <[W ]=10.7mm,也出现在门扇的中间部位。
即防淹门的中间部位是危险区域,但均符合设计要求。
故该门扇结构满图4 门扇有限元模型的应力变化图足轨道交通隧道防淹门的设计要求。
同时,通过材料力学的简化计算方式,证明设计是合理的;在随后进行的防淹门实体样品试制和进行的各项承载实验中也证明了有限元分析门扇结果的正确性。
参考文献[1] 叶德安.钢结构工程技术手册[M ].武汉:华中理工大学出版社,1995.[2] 张如三.材料力学[M ].北京:中国建筑工业出版社,1993.[3] 姜勇,张波.A nsy s7.0实例精解[M ].北京:清华大学出版社,2004.[4] 安徽省水利局勘测设计院.水工钢闸门设计[M ].北京:水利电力出版社.[5] 孙增田.广州地铁2号线防淹门系统的设计分析[J].都市快轨交通.2004,(17).(收稿日期:2007-10-14)(35)Stru ctural De sign of Auxiliary S tructure a t Special L ocation of Underground Eng i neer i ng……………………………………………………………………………………………………………………W ang Q iang The style o f auxiliary structure a t specia l loca tion trends t o be d ive rs ifica tion.The a rtic l e br i e fly in troduces t he de sign charac t er istics o f t he f ounda tion o f g round aux ilia ry structure above t he subway e ntrance and the re la tionsh ip be t w een the tunne l top slab and the unde rg round aux ilia ry structure on i,t and so m e de sign po in ts as w e l.l……………………………………………………………(38)En ergy saving L ighting Design for R ail T ransit Depot H e H u il anW it h regard to t he h igh e l e ctrica l load o f ligh ting syst em f o r ra il transit depo,t so lutions a re g iven from the design as pect o f the li g h ting mode,illum inant se lecti o n,and contro lm ode.A nd it d iscusse s t he mean ing o f LPD lm i ited va lue,and how t o enhance t he lighting e ffic i e ncy.(41)E xper i m en t and S tudy on Un load i ng R ebound Contro l of Foundation Pit above M etro T unne lL i u X iaoj i an,Jia J i an …………………………………………………………………………………………………………Thro ugh labora tory so il t e st and ana lysis o f t e st da t a,the un load i n g rebound charact e ristics o f so ft so il f o unda tion p it above m e tro tunne l are d iscussed and the m easure s f o r rebound contro l a re put f o r wa rd so as t o ensure the sa f e t y o fm e t ro operation in t he lower so il laye r o f the f oundation p i.t(45)M e tro Protection in the Design of Shanghai Renm i n Stree t Underpass…………………………………………………………………………………Qu Y i ng,Ch en Ch angq,i X iang X i an ghong Construction o f some excava ti o n p its may in fluence its ne i g hbor ing me tro station o r interna l t unne.l I n t he de si g n o f Shangha i Renm in S tree t Unde rpass p ro jec,t a ser i e s o f t echn ica l measures a re considered to p ro t ec t the ne ighbo ring m e t ro,con tro l tunne l de f o r ma tion,and ensure me tro ope ra tion safe ly.…………………(47)App licati on of Spray Polyurea E lasto m er(SP UA)in Subway Stati on for W aterproofing X iong ShanSp ray Po lyurea E last ome r(SPUA)is wor l d w ide ly used f or its good mechan is m pe rf o r mance,anti ag ing,quick con so lida tion,and easy construction.The reac tion mechan is m,sp ray me chanis m and pe rf o r mance o f SPUA a re in troduced. Sp ray construction and sp raying equ ipmen t a re specifi e d.And t he app li c ation o f SPUA f or t he wa t e rp roo fing i n S i P ing Road S tation o f Shangha i Ra il Trans it L ine8,and Tong ji Un iversit y station o f Shangha i Ra il Transit L ine10has ach i e ved good e ffec.t(49)Developmen t of M ach i n i n g E quipmen t for She ll B ody of E xtra l arge TB M used………………………………………………………………………………in Shanghai Yangtze R iver T unn el L iu Z h i hu iA specia l t u rn ing bo ring m illi n g m ach ine is deve loped to so lve the d ifficu lties in m ach in ing o f t he she ll body o f the ex tra large TBM,wh ich is used f or Shanghai Y angtze R ive r Tunne.l The article introd uce s t h is mach ine from it s deve lopmen t requ irem en,t design scheme,structure o fma in componen,t precision contro lmeasures in manufacture and insta lla tion and p ractica l e ffec.t The succe ssful deve lopme nt o f th is mach ine p rovides t he large mach in ing equ i p men t for na tiona l industr i a l iza tion o f sh ie ld mach ine.(52)Dyna m ic R is k M anagemen t i n Rep air of Shanghai Ra il T ransit L ine4G uo L i ang,T ang J i ng…………………………The article presen t s t he f o r m ation,conten t s and framew ork o f dynam i c risk m anagemen.t Comb ined w ith the extra deep excava tion p it for t he repairing eng ineer i n g o f Shangha i Ra il T ransit L ine4,through comb ina tion o f risk m anagemen t and p ro j e ctm anagemen,t measures of dynam ic r isk m anagemen twe re regu lated and app li e d in t he engineer ing p ractice. The succe ssfu l comp letion o f the p ro ject proves the e ff ective o f dyna m ic risk managem ent in risk con tro.l………………………………………………………………(55)Analysis of In ternal Force of P latform Screen Door Zhu P i ngThe pape r stud i e s t he load and l o ad comb ina tion o f p l a tf orm screen door.F rom the aspects o f the load,w ind p res sure and te m pe ra ture,the in t e rna l force o f p l a tf o r m screen door a re ana l y zed.Seve ra l m ode s a re in troduced i n de t a i,l w h i c h are used t o check the lm i iting st a t e s o f bea ring capacit y o f p la tfor m door.(58)Rail T ran sit F l ood G ate Syste m and Its I n ternal Force Analysis and Calculation……………………………………………………………………………………………………………Fu H ua,G ong Fe i Accord i n g to t he design o f ra il transit flood ga t e syst em,the gate struct u re and wo rking p rincip l e are introduced.An sys so ft ware was used t o estab lish a structura l mode l o f door l e a f and m ake fi n it e e l e m ent ana lysis to t he stress and de for m a tion,ensu ring t he door lea fs'p roducing economy and usage re liab ilit y.(60)Arch itec ture Layou t of Underground L eve l1S tation w ith A ir Ven t in O pen Rail AreaG uo J i an………………………………………………………………………………………………………………………The st a tion s in seve ra l sec tions o f Shangha i Ra il Transit L ine6are designed as unde rg round leve l1st a ti o n w it h a ir vent in open ra il area.Co m b ined w ith the a rch it ecture design cases o f so m e st a ti o n,the a rti c l e p resen ts the l a youts o f p la tfor m and concou rse a t d iff e ren t leve,l and the cha ract e ristics and app lica tion o f l a yout o f a ir ve nt in t he ra il area. (63)De sign and Realization of AT S Em ulation Syste m O perati on Fra m ework for R ail T ransit……………………………………………………………………………………………………………………Dong Junq i Based on t he ana lysis of t he charac t e ristics o f ra il transit ATS syst em,an ob ject orien t ed mode li n g framewo rk and l o g ic con tro l framew ork are se lect ed to de fine t he tm i e contro l and ob ject con tro l for A TS em u l a ti o n syst em acco rd ing to the ope ra tion o f ra il transi.t Such a de finiti o n ove rco m es the de f e ct s in the trad itiona l em u l a ti o n con tro l log ic w hich dive rges i n p rocess code o f de scrip tion mode.l Th is pape r p rovides a new idea and sche m e f o r ATS em u l a ti o n system design.。
