铁道工程学报

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于贵, 李星, 舒中文, 甄作林, 江亚男

铁道工程学报. 2018, 35(11): 1-8.

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研究目的: 采用灰土桩加固铁路路基的方法由来已久,但灰土桩加固既有铁路路基的设计理论尚不完善,对于灰土桩的加固效果、加固后的沉降值大小、灰土桩的参数优化均需要通过数值分析及试验得出结论。基于此,本文以灰土桩加固大准重载铁路路基为工程背景,借助有限元软件对桩轴倾角、桩径、桩距、桩长等因素对灰土桩加固既有铁路路基效果的影响进行了研究。
研究结论: (1)灰土桩采用45°倾角时可兼顾加固深度及应力分布均匀性;(2)根据铁路路基实际尺寸合理选择桩径,一般桩径宜取0.25~0.3 m;(3)桩间距取3~4倍桩径时加固效果最好;(4)对斜向灰土桩复合路基设计参数的调整优化,应首先考虑桩长的影响,在合理范围内尽可能增大桩长,其次选择合理的桩轴倾角、桩径及桩间距;(5)本研究成果可为灰土桩加固既有铁路路基的工程设计和安全评价提供理论依据。

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三维强震下路堑高边坡预应力锚索加固分析

白海峰, 刘奇

铁道工程学报. 2018, 35(11): 9-13.

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研究目的: 基于FLAC^3D有限差分软件,通过建立路堑高边坡模型,分别从x,y,z三个方向对模型输入地震波,对该边坡进行动力响应分析,然后再对模型施加预应力锚索框架加固措施,通过前后的对比分析,以此来研究在三维强震作用下预应力锚索框架对路堑高边坡的加固情况。
研究结论: (1)预应力锚索框架能够对三维强震作用下路堑高边坡的水平位移起到良好的抑制作用;(2)三维强震下,预应力锚索框架对路堑高边坡的水平加速度和水平速度都起到了良好的作用效果,减小了水平加速度和水平速度的峰值;(3)通过对9度三维强震下有无预应力锚索框架前后响应的对比分析可以得出,预应力锚索框架能够对强震下的路堑高边坡起到良好的加固效果;(4)本研究成果对边坡工程的抗震研究具有一定的借鉴意义。

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透明砂土力学性质三轴试验研究

魏静, 鲍宁, 魏平, 何佳林, 马迎利

铁道工程学报. 2018, 35(11): 14-19.

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研究目的: 透明砂土是利用熔融石英砂和具有相同折射率的孔隙液体配置的新型岩土工程材料。为深入了解其力学特性,本文采用三轴仪对粒径为0.5~1.0 mm和1.0~3.0 mm的熔融石英砂进行CU和CD试验,对比分析二者的应力应变、孔压、有效应力比等参数变化规律,并且通过试验分别计算得到粗砂和细砂的E-μ模型参数,为开展数值计算提供相应参数。
研究结论: (1)松散的透明砂土试样应力应变曲线表现出硬化特性;(2)粗粒径试样应力应变曲线陡峭,达到峰值的速率较细粒径试样快;(3)固结不排水剪切试验粗粒径试样孔压值大于细粒径的孔压值,二者的孔隙水压力系数A_f随着围压的增大而呈减小趋势;(4)可以用透明砂土模拟天然土体,不同粒径的透明砂土可以表征不同土体;(5)该研究成果可为基于透明土技术的模型试验研究提供参考。

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桥梁温度分布情况对桥上无砟轨道的影响分析

冯青松, 孙魁, 徐金辉, 雷晓燕

铁道工程学报. 2018, 35(11): 20-26.

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研究目的: 为研究不同桥梁温度分布情况对无缝线路的力学特性和轨道静态几何形位的影响,根据梁轨相互作用理论和有限元法,建立简支梁桥上CRTS Ⅲ型板式无砟轨道无缝线路计算模型,分别分析在桥梁均匀温度荷载和不均匀温度荷载作用下无缝线路的受力与变形情况,并研究两种温度荷载对轨道静态几何形位的影响。
研究结论: (1)在桥梁不均匀温度荷载作用下,无缝线路受力和变形与桥梁均匀温度荷载作用下的计算结果存在较大的差异性;(2)两种桥梁温度荷载作用下,轨道几何形位会产生一定的改变,且均对高低偏差和水平偏差影响较大,而对轨距偏差和轨向偏差影响较小;(3)当桥梁阴、阳面温差为30 ℃时,高低偏差最大值为-3.23 mm,大于其相应的限值±2 mm,因此在进行桥上无缝线路设计时不可忽略梁体温差对轨道几何形位的影响;(4)建议在进行高速铁路桥上无砟轨道无缝线路设计时,采用桥梁均匀温度荷载进行加载,而在检算时,采用桥梁不均匀温度荷载进行加载;(5)本研究成果对简支梁桥上无砟轨道无缝线路设计具有参考价值。

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重载列车下弹性支承块式无砟轨道静载试验

吴斌, 李世业, 曾志平, 王卫东, 王俊东, 吴志鹏

铁道工程学报. 2018, 35(11): 27-31.

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研究目的: 弹性支承块式无砟轨道是重载铁路长大隧道内较为适宜的轨道结构形式。本文以中南部通道隧道内弹性支承块式无砟轨道为研究对象,通过开展足尺模型静载试验,研究单个支承块在道床板板端竖向荷载(工况一)、板端横竖向荷载(工况二)、板中竖向荷载(工况三)作用下的受力性能及轨道结构裂缝发展趋势。
研究结论: (1)以30 t轴重列车静荷载作为参考,工况一道床板和支承块混凝土分别在3.3、3.1倍静轮载时达到轴心抗拉强度,工况二道床板和支承块混凝土分别在3.0、3.1倍静轮载时达到轴心抗拉强度,工况三道床板和支承块混凝土分别在4.9、2.9倍静轮载时达到轴心抗拉强度;(2)工况一道床板裂缝出现于支承块角点位置及支承块长侧边中线位置,并扩展至道床板短侧面,角点处裂缝延伸扩展呈“八”字型,工况三道床板未见明显开裂;(3)列车横向荷载导致支承块角点位置道床板混凝土受力增加;(4)本研究成果对于弹性支承块式无砟轨道的设计、施工及维护具有重要的指导意义。

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弹性分开式扣件弹性垫板静刚度测试评价方法

韦凯, 王丰, 赵泽明, 胡小刚, 江万红

铁道工程学报. 2018, 35(11): 32-36.

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研究目的: 为探索弹性分开式扣件弹性垫板静刚度的合理测试和评价方法,本文首先通过单因素试验分析各因素对弹性垫板静刚度测试结果的影响规律,提出弹性垫板合理的静刚度测试方案,然后结合弹性分开式扣件服役状态,给出其轨下和板下弹性垫板静刚度评价建议。
研究结论: (1)扣件弹性垫板的静刚度测试应包含预加载和正式加载两部分,首先以3~5 kN/s的加载速率对弹性垫板进行不少于2次的预加载(预加载最大载荷应高于静刚度荷载范围至少10 kN),紧接着以1~2 kN/s的加载速率进行3次正式加载,并在静刚度测试荷载范围两端点保持荷载90 s(荷载小于100 kN时可缩短至60 s),记录位移稳定时的数据来计算弹性垫板的静刚度;(2)弹性分开式扣件轨下和板下弹性垫板应采用不同的评价标准对其静刚度进行评价,其中轨下垫板通过测试20~70 kN荷载范围内的割线刚度进行评价,板下垫板应根据扣件实际服役状态所受荷范围的割线刚度进行评价;(3)本研究成果可应用于弹性分开式扣件轨下和板下垫板静刚度的测试与评价。

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小半径曲线段槽型梁桥车致振动响应测试分析

马坤全, 王猛

铁道工程学报. 2018, 35(11): 37-41.

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研究目的: 合肥铁路枢纽环到线特大桥位于半径为300 m的曲线上,其34^#～35^#墩桥跨上跨淮南铁路上行线,为减小结构建筑高度,采用32 m跨径单线简支槽型梁,以直代曲设计;列车运行在曲线尤其是小半径曲线区段桥梁上,在离心力作用下,车辆和桥梁的横向振动加剧,扭转效应突出,而槽型梁为开口截面,其抗扭刚度相对闭口的箱梁较低;另一方面,曲线通过时,轮对的横移量增大,车轮轮缘向外轨贴靠,使得轮对横向力和脱轨系数增大,且未被外轨超高所平衡的离心力又增大了轮对的减载率,容易导致列车脱轨事故发生。因此,为确保列车安全、平稳运行,并揭示小半径曲线段槽型梁桥的动力性能,对小半径曲线段单线槽型梁桥的车致振动响应进行测试分析。
研究结论: (1)槽型梁桥实测竖、横向基频均大于有关规范给定的竖向自振频率限值和实测横向最低自振频率通常值,该槽型梁桥的横向刚度主要由其基础刚度控制;(2)该桥结构刚度能够满足C62货车以不高于设计时速40 km安全运行的要求;(3)曲线段槽型梁桥的横向振动响应由离心力作用产生的结构横向静态响应和车桥耦合引起的横向振动响应两部分组成;(4)本研究成果可供曲线段铁路桥梁的设计和管养以及列车与曲线段桥梁系统耦合振动机理分析参考。

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桥梁竖向变形对轨道平顺性的影响研究

勾红叶, 冉智文, 蒲黔辉, 许会燕

铁道工程学报. 2018, 35(11): 42-47.

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研究目的: 高速铁路桥梁竖向变形会引起轨道不平顺,进而影响高速铁路安全高效运营。以32 m高速铁路简支梁桥为研究对象,基于已有的桥梁竖向变形与轨面几何形态的映射解析模型,定量化研究了多种桥梁竖向变形模式的变形幅值、梁端悬出长度及砂浆层竖向刚度等关键参数对CRTS Ⅰ 型板式无砟轨道结构轨面平顺性的影响,提出了控制钢轨变形的措施,为综合治理高速铁路桥梁钢轨变形提供理论参考。
研究结论: (1)桥墩沉降、梁端竖向转角和梁体错台均会导致钢轨跟随梁体变形,并在变形区域边界上出现钢轨上翘;(2)钢轨变形量与桥梁竖向变形幅值呈正比,控制钢轨变形的关键在于减小桥梁竖向变形;(3)通过适当减小梁端悬出长度和减小砂浆层竖向刚度等方式,可以达到控制轨面变形的目的;(4)本研究成果可为高速铁路桥梁钢轨竖向变形控制提供理论参考。

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曲线盾构隧道开挖面被动极限支护力分析

傅鹤林, 胡才超, 林锐, 黄震, 张加兵, 史越

铁道工程学报. 2018, 35(11): 48-54.

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研究目的: 曲线盾构隧道在掘进过程中,开挖面受力极其复杂,稳定性难以控制,容易因千斤顶推力过大而造成前方土体的隆起现象。本文以砂土地层为例,基于筒仓理论和极限平衡法,建立曲线盾构隧道开挖面在前方土体被动破坏条件下的“倒梯台-楔形棱柱体”分析模型,提出开挖面被动破坏极限支护力计算方法,然后通过编程试算和数值模拟验证本文所述模型及计算方法的可靠性与准确性。
研究结论: (1)被动极限支护力随埋深和内摩擦角的增加而增大,且增长速率逐渐加快;(2)当线路曲率半径小于200 m且土体内摩擦角大于25°时,被动极限支护力对线路曲率半径非常敏感,当线路曲率半径大于800 m时被动极限支护力与直线隧道几无差别;(3)数值模拟结果显示,数值解与理论解变化趋势一致且相差较小;(4)本研究结果可为类似曲线盾构隧道,尤其是小转弯半径盾构隧道开挖面被动极限支护力的确定提供理论基础。

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深埋大断面土质隧道初期支护结构受力特征研究

杜立新, 谢卓吾

铁道工程学报. 2018, 35(11): 55-60.

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研究目的: 新奥法中初期支护结构作为承受围岩压力的主要结构有着重要的作用。为研究深埋大断面隧道复合衬砌中初期支护结构的受力特性,本文以银西高铁庆阳某隧道为工程依托,通过现场监测,得到深埋大断面红黏土隧道的围岩压力、钢拱架内力与混凝土内力变化规律,分析初期支护结构内力变化规律及分布特征。
研究结论: (1)红黏土大断面隧道两侧的围岩压力大于拱顶和仰拱内的围岩压力;(2)初期支护结构内力呈现出上大下小的分布规律,且钢拱架承担了大部分围岩压力;(3)可考虑在边墙及拱顶增高钢拱架标号,仰拱内减少拱架截面积,以达到充分利用材料降低造价,提高衬砌结构可靠性;(4)本研究结果可以为类似地质条件下衬砌设计优化及隧道初期支护的施工组织提供参考。

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季节冻土隧道边墙开裂原因及影响因素研究

吴剑, 郑波, 熊春庚, 王刚, 师亚龙

铁道工程学报. 2018, 35(11): 61-65.

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研究目的: 近年来,在我国高纬度季节冻土区,围岩冻胀导致隧道衬砌开裂、春融期渗漏水等病害时有出现,严重影响隧道和列车运营安全。本文以我国西北地区某铁路线隧道为例,采用现场测试、室内试验、数值模拟等手段研究季节冻土区隧道冬季边墙纵向开裂原因及其主要影响因素。
研究结论: (1)修建在强风化砂泥岩地层中的隧道,当围岩含水率为12.3%、围岩冻结深度达60 cm时,在冬季持续负温作用下,边墙最大拉应力为2.28 MPa,大于C30混凝土的极限抗拉强度,边墙会出现水平冻胀裂缝,若考虑衬砌承担部分围岩荷载,边墙纵向开裂程度会加剧;(2)冻胀力荷载作用下,衬砌开裂具有对称性、季节性、积累性等特点,裂缝在冬季出现,分布在边墙中间位置,气温回升后,具有收缩性;(3)季节冻土区围岩冻胀力荷载计算宜以围岩冻结圈厚度和含水率为主要指标;(4)本研究成果可供季节冻土区隧道设计、运营维护参考。

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黏滑断层隧道减错缝位置对减错效果影响分析

王道远, 袁金秀, 王记平, 王凯, 夏勇, 温明, 王海蛟

铁道工程学报. 2018, 35(11): 66-71.

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研究目的: 以某交通隧道为依托,开展1 ∶30黏滑断层隧道抗错断模型试验,通过提取断裂黏滑错动过程中接触压力、衬砌应变和应力,对比分析不设置减错缝(工况A)、减错缝与错动面交错设置(工况B)、减错缝设置在错动面位置(工况C)三种工况的减错效果,探求实际隧道工程中最优减错缝设置位置。
研究结论: (1)减错缝设置于不同位置减错效果为:A<B<C;减错缝的设置能有效降低纵向应变97.27%,主拉应力31.04%,主压应力62.19%,接触压力88.43%,提高衬砌结构安全系数7.41倍;(2)工况C较工况B减错提升效果为:纵向应变28.81%,主拉应力57.74%,主压应力42.20%,接触压力31.73%,安全系数1.96倍;(3)实际工程可在不增加成本条件下,确保减错缝与黏滑断层错动面位置一致,以达最优减错效果;(4)本研究成果可为黏滑断层隧道的减错结构设计和施工提供参考。

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高性能快速张拉预应力锚索新技术

张民庆, 吕刚, 焦云洲, 刘建友, 罗都颢, 彭峰

铁道工程学报. 2018, 35(11): 72-76.

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研究目的: 京张高铁八达岭长城站大跨过渡段隧道最大开挖宽度32.7 m,最大开挖面积494.4 m²,是目前世界上开挖宽度和开挖面积最大的交通隧道,施工难度大,安全风险高。隧道初期支护体系主要通过预应力锚杆、预应力锚索和喷射混凝土实现。采用传统的锚索施工工艺,经试验测试,锚索拉力不能满足设计要求,同时需要30 d左右时间才能实现预应力张拉。因此,需要研究高性能快速张拉预应力锚索新技术,以有效控制隧道围岩变形,保证施工安全,提高施工效率。
研究结论: (1)采用传统锚索施工工艺,锚索拉力值主要受锚索与注浆体之间的握裹力、注浆体与围岩之间的粘聚力所控制;(2)采取增加“锚固结”,锚索与注浆体之间的握力可提高约2倍;采取6～7 MPa高压注浆工艺,注浆体与围岩之间的粘聚力可提高约1.5倍;(3)采用改性硫铝酸盐水泥浆液,浆液强度1 d内可以达到30 MPa以上,从而实现了注浆完成后1 d时间内锚索快速张拉;(4)本研究成果可在类似预应力锚索施工工程中借鉴应用。

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并补装置差压保护误动原因分析及解决方案

林国松, 李喆

铁道工程学报. 2018, 35(11): 77-81.

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研究目的: 并联电容补偿装置是电气化铁路供电系统的重要设备,保护装置配置过电流、谐波过电流、差流、差压等保护。当和谐型机车通过陇海线一些供电臂的时候,频繁发生并补差压保护误动作现象。结合现场负荷为交-直-交机车的实际情况,本文通过对某所差压保护故障波形的分析,查找保护装置误动作的原因,并寻求相应的解决方案。
研究结论: (1)差压保护误动作的根本原因是频率混叠对傅立叶算法的影响,导致计算差压偏大从而引起保护误动;(2)将原来的20点/周波采样运算频率改为100点/周波,消除了频率混叠对傅立叶算法的影响;(3)修改后的程序投入现场运行后,不再出现差压保护误动情况;(4)在电气化铁路供电系统领域,本文提出的分析方法和解决方案对含高次谐波的电气量分析和应用具有参考价值。

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融合轨道电路信息的CTCS-4级列控系统研究

徐效宁, 李一楠, 李辉, 宋志丹, 刘德超

铁道工程学报. 2018, 35(11): 82-86.

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研究目的: 我国时速300 km及以上的高速铁路采用CTCS-3级列控系统,它基于轨道电路实现列车占用检查,采用准移动闭塞方式。近年来,国民经济的快速发展,对高速铁路的运输能力提出了更高的要求。作为更高一级的CTCS-4级列控系统,它能够实现虚拟闭塞或移动闭塞,进一步缩短行车间隔,但目前该系统仍处于理论研究阶段。本文的研究目的是结合高速铁路的运输需求,提出一种融合轨道电路信息的CTCS-4级列控系统的实现方案。
研究结论: (1)CTCS-4级列控系统在车地无线通信中断时,运输效率不能满足高速铁路的运输需求;(2)CTCS-4级列控系统具备CTCS-2级后备功能,可以使非通信列车正常运行,提高线路的运输效率;(3)CTCS-4级列控系统融合轨道电路信息,可以使RBC获取非通信列车的位置信息,提高系统可用性并避免复杂的规章操作;(4)基于高速铁路的复杂性和既有设备的变动,CTCS-4级列控系统前期可采用虚拟闭塞方式;(5)本研究成果可为CTCS-4级列控系统的发展提供一定借鉴。

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小净距地铁隧道近距离侧穿建筑物影响研究

董云鹏, 孙伯乐

铁道工程学报. 2018, 35(11): 87-91.

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研究目的: 目前我国城市地铁正在迅猛发展,其中遇到的问题较多,本文以某框架结构七层办公楼为研究对象,针对现场施工左线隧道拱顶下沉及地面沉降速率超过预警的现象,理论分析结合MIDAS-GTS数值模拟的方法,将“建筑物-地层-隧道”作为研究对象,分析矿山法小净距隧道施工工序对临近建筑物影响,分析左右线施工顺序对其影响差异性,并提出相关工程技术措施。
研究结论: (1)隧道施工使得建筑物处于受拉区,结构容易发生破坏,同时距离建筑物超出开挖影响范围时,小净距隧道开挖先后顺序影响不大;(2)距离建筑物较近,处于围岩破碎区时,先开挖远离建筑物一侧的隧道方案更优,同时要注意靠近建筑物一侧及中间岩柱需采取加固措施;(3)本研究结果可应用于地铁盾构施工领域,对盾构近距离侧穿建筑物具有一定的指导作用。

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铁路建设EPC项目业主工程质量影响因素研究

李素英, 解华, 吴永立

铁道工程学报. 2018, 35(11): 92-96.

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研究目的: 伴随中国铁路体制改革,工程总承包(EPC)模式铁路建设项目正在全国全面推广,该模式下业主如何对工程质量进行有效管控成为研究的重点。为探索EPC模式下影响铁路建设项目工程质量的关键因素,基于业主视角,从设计、采购和施工三个阶段中选取十个影响因素,并采用DEMATEL法分析各因素之间的逻辑关系以及相互影响程度,筛选出中心度和原因度均较高的因素作为影响业主工程质量的关键因素。
研究结论: (1)设计接口与界面管理、施工单位综合实力两个因素的中心度和原因度都较高,是铁路建设EPC项目业主工程质量的关键影响因素;(2)阶段性验收工作的落实情况属于中心度较低但原因度较高的因素,在提高铁路建设EPC项目业主工程质量的过程中可对其予以次要考虑;(3)本研究成果可以为提高铁路建设EPC项目业主工程质量提供参考。

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大型国有建筑企业员工职业发展通道设计研究

吕月胜

铁道工程学报. 2018, 35(11): 97-102.

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研究目的: 本文从企业员工职业生涯发展设计应考虑的因素、应把握的原则出发,从通道的设置、通道层级和宽度的划分、各层级职数或比例控制、各层级的任职资格标准确定、职业发展路径管理等方面进行深入地研究和探讨,旨在解决大型国有建筑企业专业技术人员、技能操作人员、一般管理人员发展通道狭窄、晋升平台较少、持续激励不足,从而导致员工没有激情、没有斗志,不能全身心投入,造成企业急需人才引进困难和人才流失率高的问题。
研究结论: (1)员工职业生涯发展设计应考虑吸引力、可操作性、实际性和针对性4个方面的问题;(2)设计员工职业生涯发展时应遵循系统性、全局性、长期性等原则;(3)职业生涯发展通道的设计应从岗位设置、通道层级和宽度划分、任职资格标准等方面着重考虑;(4)本研究成果对国有建筑企业员工职业生涯发展通道设计和研究具有一定的借鉴作用。

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2018年, 第35卷, 第11期　
刊出日期：2018-11-15

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