轨道交通地下结构长效服役

Long-term Service of Underground Railway Structures

       细观尺度：提出了几何本征骨料混凝土细观模型（Mesoscale Concrete Model with Real Aggregate Geometry, MCM-RAG），构建了基于有限单元法和虚拟单元法的几何本征骨料混凝土细观模型。【出版专著《几何本征骨料混凝土细观模型及轨道工程应用》（Mesoscale Concrete Model with Real Aggregate Geometry and its Application in Railway Engineering）】

宏观尺度：提出了考虑混凝土塑性耗散的CDM-XFEM，提出了针对道床-管片的双折线界面本构以及多段式界面本构，提出了全要素接缝盾构隧道计算模型，完善了轨道交通地下结构宏观尺度损伤断裂计算模型。

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基于轨道交通地下结构多尺度计算力学，构建了轨道交通地下结构多尺度计算模型。目前，重点对轨道交通盾构隧道临土侧裂缝以及轨道交通盾构隧道内道床脱空两类隐蔽型病害进行发生发展机理研究。

（1）轨道交通盾构隧道临土侧裂缝的产生发展机理。盾构隧道临土侧定义详见公众号文章‍。【盾构隧道临土侧裂缝的阶段II-1，得到江苏省自然科学基金BK20211173资助】【针对盾构隧道临土侧裂缝的阶段I和阶段II-1，出版专著《盾构隧道临土侧锈裂成因、危害及治理》（Causes, Hazards and Control of Soil-side Rust Cracking of Shield Tunnel）‍】

（2）轨道交通盾构隧道内道床脱空的发生发展机理。【盾构隧道内道床脱空的阶段I和阶段II-1，得到国家自然科学基金项目51908428以及上海市自然科学基金19ZR1460400资助；盾构隧道内道床脱空发展阶段II-2，得到国家自然科学基金项目52378443资助】【拟出版专著《轨道交通盾构隧道内道床脱空研究》‍】‍

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团队致力于构建轨道交通地下结构数字孪生模型，实现轨道交通地下结构病害的有效感知。（1）针对轨道交通地下结构隐蔽病害，研究了基于柔性导电水凝胶进行盾构隧道临土侧裂缝监测的识别方法，研究了基于车致振动以及盾构隧道变形沉降等多源信息融合的盾构隧道内道床脱空识别方法（配套研究了自供能传感器）。（2）针对轨道交通地下结构表观病害，研究了采用深度学习算法等进行裂缝、渗漏水等病害的快速检测。（3）针对轨道交通地下结构病害识别算法，提出了觅食返巢机制蚁群优算法。【拟出版专著《智能算法在轨道交通地下结构病害研究中的应用》‍】‍‍‍‍

针对轨道交通地下结构病害，团队研发了盾构隧道力学足尺&缩尺实验系统，构建了轨道交通地下结构长效服役研究平台。另外，东南大学具备6×9米三向六自由度大型振动台等设备及平台。通过实验与理论相结合的方法，实现轨道交通地下结构病害的准确评估。

针对轨道交通地下结构病害，（1）对既有结构加固技术进行了系统研究并研发了新型结构加固措施（详见专利），（2）研发了基于废旧橡胶的橡胶-水泥基材料混合料系列治理材料（详见专利），橡胶混凝土、橡胶砂浆、橡胶水泥浆。

2.5.1 轨道交通地下结构车致振动规律与控制技术

（1）轨道结构：研究了基于有限单元法、振型叠加法、传递矩阵法、周期性Fourier变换法、谱单元法等方法的车辆-轨道耦合动力计算模型。最早将橡胶混凝土引入轨道交通减隔振领域，并研发了橡胶混凝土减振道床等系列减振措施（详见专利）。针对点支撑浮置板轨道，研发了局域共振型浮置板轨道（详见专利）。系统研究了梯式轨枕、浮置板的减振垫优化方案。【该方向研究得到陕西省秦创原“科学家+工程师”队伍建设项目2023KXJ-184资助】【出版专著《轨道交通橡胶混凝土减隔振技术》（Vibration Control Technology using Rubberized Concrete in Rail Transit）】【出版专著《有限单元法在城市轨道交通振动控制中的应用》（Vibration Control by Finite Element Method in Urban Rail Transit）】‍

（2）盾构隧道结构：研究了车致振动波在盾构隧道内的传播规律，研发了一系列盾构隧道振动控制措施（详见专利）。【拟出版专著《‍轨道交通盾构隧道车致振动规律及拼装效应》‍】‍‍‍

（3）地下车站结构：研究了车致振动波在地下车站中的传播规律，研发了一系列地下车站结构振动控制措施（详见专利）。

2.5.2 轨道交通地下线杂散电流传递规律与控制技术

主要研究轨道交通杂散电流从轨道到盾构隧道（地下车站）的传播规律，研究了杂散电流对橡胶混凝土轨道的锈蚀影响、杂散电流对钢纤维混凝土轨道的锈蚀影响、杂散电流对玄武岩纤维混凝土轨道的锈蚀影响、杂散电流对盾构隧道的锈蚀影响、杂散电流对盾构隧道螺栓的锈蚀影响、杂散电流对盾构隧道加固钢圈的锈蚀影响，研发杂散电流的控制措施（详见专利）。

研究轨道交通地下线车致振动噪声对司乘的影响，研究轨道交通地下线车致振动噪声对沿线受振体的影响（精密仪器、居民舒适度，等）。研发了轨道交通隧道内降噪措施（详见专利），轨道交通橡胶混凝土隔振桩（详见专利），等。【出版专著《有限单元法在城市轨道交通振动控制中的应用》（Vibration Control by Finite Element Method in Urban Rail Transit）】【出版专著《轨道交通橡胶混凝土减隔振技术》（Vibration Control Technology using Rubberized Concrete in Rail Transit）】