铁道工程学报

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杨旭

铁道工程学报. 2018, 35(12): 1-6.

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研究目的: 随着国家“一带一路”战略的实施,新疆交通进入快速发展阶段,然而新疆自然环境条件恶劣,交通建设饱受自然灾害危害。克拉玛依至塔城铁路穿越举世闻名的老风口-玛依塔斯风雪灾害区,这成为其建设过程中的主要问题。考虑克塔铁路建设、防护、运营和维护成本,在缺乏气象资料的区域内选择合适的交通走廊成为本次研究的主要目的。
研究结论: (1)分析老风口-玛依塔斯区域马鞍地形效应,玛依塔斯方案风吹雪影响区段比老风口方案短;(2)研究区内,风吹雪灾害高发时间为12月;(3)研究区内,10~3月老风口方案的逐月最大风速和日平均风速的标准差均要高于玛依塔斯方案;(4)10~3月玛依塔斯方案中受到大风和风吹雪灾害比老风口方案小;(5)利用WRF数值模式和遥感降水数据对缺乏气象资料地区进行有效的补充,本文的研究结论对缺气象资料风吹雪地区建设交通工程具有借鉴意义。

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基于激光雷达的高铁路基正常高测量方法

夏艳军

铁道工程学报. 2018, 35(12): 7-10.

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研究目的: 在铁路测量工作中,传统水准测量费时费力,GNSS水准测量只能算是准动态测量方式,GNSS/INS水准测量需要车体经过已知控制点且只能获取载体轨迹点处正常高。以GNSS/INS和车载激光雷达为核心传感器的车载移动测量系统可以快速获取包含三维空间信息的点云数据,经过融合处理后可以得到对应的大地坐标。本文研究如何基于车载激光雷达快速、精确地获取大量未知点的正常高,介绍其中涉及的各种误差并分析其影响,除考虑趋势误差项和随机误差项外,还根据车载激光雷达测量原理建立常数项误差项。针对其中趋势项和随机项误差,建立二次项拟合模型进行处理。针对常数项误差项,利用未参与解算的CPⅢ 控制点信息进行常数项误差的改正。
研究结论: (1)移动测量系统能以近乎动态连续的方式快速获取大量未知点的正常高,相比于传统水准测量等测量方式,获取高程点的数量和效率都明显提升;(2)常数项误差对高程精度也有很大影响,本文试验结果与精密水准测量测得的检核点高程对比得:常数项误差改正前计算出的扫描点正常高的标准差为0.074 m,最大偏差绝对值为0.115 m;改正后扫描点正常高的标准差为0.002 m,最大偏差绝对值为0.006 m;(3)基于激光雷达的高铁路基正常高快速测量方法测量效率完全能够满足铁路建设作业的精度要求,同时也可大大提升作业效率,在铁路路基高程维护和检修方面起到重要作用。

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黄土的透气性、气相运动及影响

许增荣

铁道工程学报. 2018, 35(12): 11-14.

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研究目的: 包气带黄土边坡等不良地质问题及独特地貌形态,均与土的含水率有密切关系,包气带铁路路基以及其它地基基础工程出现的变形等问题,亦往往与土的含水率变化有一定联系。本文旨在通过分析包气带液相水的运动、液相水与气相水分的转化、气相运动对含水率的影响,揭示包气带黄土含水率变化的机理及影响因素,深化对黄土以及其它土类物理力学性质变化原因的认识,为合理解释黄土地貌、工程地质方面表现出的特殊性提供新的观点和思路。
研究结论: (1)包气带土的含水率受气相运动、降水渗入、液相水在重力作用下下渗等共同影响,并进而影响土的物理力学特征等;(2)影响包气带气相运动的主要因素是土的透气性、气相与大气的相对湿度、气相与大气的压力差等,西北黄土等地区半干旱-干旱气候环境下,包气带气相运动对含水率的影响一般占据主导地位;(3)土的透气性是土的渗透性、可压缩性等之外另一重要的特征;(4)黄土较高的孔隙比、所处干旱-半干旱的气候环境,导致具有较高的透气性与透水性、较强烈的气相运动、较低含水率、较高的强度,包气带黄土的气相运动影响黄土的强度等基本特征及各种不良地质作用,且是其独特地貌形成的主要原因之一;(5)本文研究内容主要用于工程地质与水文地质勘察等方面。

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高速铁路软基处理前后指标分析和参数反演

王祥

铁道工程学报. 2018, 35(12): 15-19.

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研究目的: 目前沉降计算方法和参数都是建立在软土未经过处理基础上的,经过处理后这些方法和参数是否仍然适用,对于加固前后地基土性质的变化,很少有相关的研究。另外,通过土工试验得到的计算参数,受到试样扰动等影响,参数往往不准确,因此利用现场的实测数据对相关的参数进行反演,具有重要的工程意义。本文通过高速铁路软土地基的现场试验,对粉喷桩、浆喷桩的压缩模量与无侧限抗压强度的比值,排水固结法的固结系数、压缩模量进行反演,并对地基处理前后的物理力学指标变化进行分析。
研究结论: (1)搅拌桩桩体模量可以取为无侧限抗压强度的40～50倍;排水固结法处理地基的淤泥质粉质黏土层,根据实测沉降推算的固结系数为室内土工试验的2.37倍;由静力触探得到的压缩模量大多比现场实测推算的小,室内土工试验大多比推算值大;(2)真空预压处理地基对压缩模量的提高最大,提高了1.99倍,搅拌桩处理对压缩模量提高最小,仅提高了34％左右;(3)软土地层经过加固处理后,软土由高压缩性土变化为中等压缩性土,经过各种方法加固处理后,软土的含水率下降,但其饱和度基本不变,仍然为饱和土,可以采用现行的软土沉降计算方法进行计算;(4)该研究成果可为地基处理相关指标和参数提供参考。

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基于山区铁路地形的桥梁智能设计

廖立坚

铁道工程学报. 2018, 35(12): 20-25.

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研究目的: 山区铁路桥梁设计不仅要考虑纵向地貌的影响,而且要考虑横向地貌的影响,在设计过程中需要绘制很多桥墩横断面图,计算不规则几何实体的工程数量,因此有必要研究出一套算法,能够自动绘制设计图纸,准确计算工程数量,以满足大规模铁路设计的需要。
研究结论: (1)本文所述能够智能地从航测平面图中读取二维地面信息、从全桥布置图中读取纵向地面线和纵向刷坡线,从而完成设计数据的输入;(2)根据设计者定义的横向刷坡方案,自动完成桥墩横断面的设计;(3)能够将三维工程实体分解成多个横向关键断面,自动完成关键断面设计后,累计出刷坡和边坡防护工程的数量,绘制临时征地范围图;(4)该算法编制的程序已成功应用于长昆客专,在人员少、工期短的不利情况下,能够保证设计任务的顺利完成。

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严重腐蚀环境下桥梁混凝土结构耐久性研究

陈思孝, 王波涛

铁道工程学报. 2018, 35(12): 26-30.

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研究目的: 国内外针对一般侵蚀环境下混凝土结构耐久性研究较多,但对于桥梁混凝土结构处于严重腐蚀环境(L3、H4、Y4)下,其结构耐久性及适宜的耐久性防腐蚀强化措施研究相对较少。本文以海南西环铁路某桥梁为例展开研究,以解决严重腐蚀环境(L3、H4、Y4)下桥梁混凝土结构的耐久性设计。
研究结论: (1)严格控制混凝土原材料中氯离子、碱和SO₃等有害离子含量;(2)确定合理的最大水胶比、矿物掺和料掺量及含气量等配合比参数;(3)混凝土的抗压强度不低于C45,不宜使用素混凝土;对于桥梁混凝土灌注桩,需考虑采用引气混凝土,强度可降低一个等级,并掺加一定比例的粉煤灰及磨细矿渣粉;(4)钢筋混凝土结构表面裂缝控制限值为0.15 mm;(5)除从保护层厚度、护面钢筋设置、混凝土强度等级要求进行设计外,可辅助添加一定比例阻锈剂、表面涂层或浸渍等防腐蚀强化措施;(6)本研究成果对严重腐蚀环境(L3、H4、Y4)下桥梁混凝土结构耐久性设计具有一定的意义。

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重载铁路高墩大跨简支桥梁技术经济比选

杨勇

铁道工程学报. 2018, 35(12): 31-35.

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研究目的: 蒙西至华中地区煤运通道三荆段城烟特大桥位于低山沟谷,桥梁分别跨越灞底河、三淅高速公路以及G209国道,桥梁墩高在50～70 m。采用常规32 m简支梁方案具有高墩林立、下部结构工程量大的缺点。通过对32 m简支T梁及48 m、56 m、64 m简支箱梁方案分别进行受力分析计算以及经济性能比较,拟找到技术性能、经济性能最优的桥跨方案。
研究结论: (1)32 m简支T梁和64 m简支箱梁方案的经济性能最优,64 m简支箱梁方案的受力性能良好,技术先进,并且避免了小跨度简支梁高墩密布的现象,景观效果最优,是最优方案;(2)大跨度简支梁采用节段预制移动模架拼装的建造方法,具有施工技术先进、质量容易控制、施工周期快的特点;(3)本研究成果可为铁路高墩桥梁的建设提供参考和借鉴,具有应用推广价值。

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大直径泥水平衡盾构浅覆土始发地表沉降特性

刘方, 崔建, 徐汪豪, 高峰

铁道工程学报. 2018, 35(12): 36-40.

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研究目的: 在盾构始发阶段,由于覆土浅、地层自稳能力差,地层扰动引起的危害已成为不可忽视的问题。基于此,本文以京张高铁清华园隧道工程为背景,依据始发段实际加固方案及现场监测得到的始发段掘进参数,采用有限差分法建立三维泥水平衡盾构隧道数值模型,通过分析始发施工过程中隧道周边地表土体位移,并与现场实测进行对比,研究大直径盾构浅覆土始发段地层位移变化特征。
研究结论: (1)数值计算与现场监测结果得到的土体位移规律基本一致,验证了本文盾构法施工数值模拟计算方法的工程实用价值;(2)由于始发竖井端头进行了高压旋喷桩加固,相应的地表沉降明显得到控制改善,印证了加固方案的有效性;(3)得到了大直径泥水盾构浅覆土始发土体变形规律:隧道轴线上方土体的沉降位移最大,为20 mm,两侧逐渐减小,两端呈现轻微上拱趋势,隧道周围土体有向洞室挤入运动的趋势;(4)该研究成果可为类似大直径盾构浅覆土始发工程提供参考。

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越岭隧道涌水量计算软件开发与应用

石碧波

铁道工程学报. 2018, 35(12): 41-45.

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研究目的: 准确预测隧道涌水量,能科学指导隧道的设计与施工,降低工程风险、减小隧道病害,保护生态环境。如何正确选择和应用隧道涌水量预测方法,是准确计算隧道涌水量的前提条件。通过对铁四院越岭隧道涌水量预测研究成果进行系统地总结和集成,精选19种实用可行、涵盖广、操作性强的计算方法,编制一套越岭隧道涌水量计算软件。
研究结论: (1)软件将越岭隧道涌水量计算方法进行了科学的总结,计算方法全面;(2)软件纳入了隧道主要涌水模型关键计算参数的最新研究成果,提高了涌水量计算的精度;(3)软件对引用流量、含水层有效带厚度等中间计算参数进行了数字化处理,实现了连续、自动计算,大大提高了计算效率和精度;(4)该软件可在铁路、公路等交通工程隧道涌水量计算中推广应用。

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沪昆客专白岩脚隧道突水致灾机理分析

邹陈, 张广泽, 毛邦燕

铁道工程学报. 2018, 35(12): 46-50.

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研究目的: 沪昆客专是国家铁路客运专线网的重要组成部分,2017年6月30日白岩脚隧道的突水事故导致营运线路停车、限速通过,造成严重的不良影响。查明本隧道的突水机制,对可溶岩隧道突水、突泥事故的根治具有重要的指导意义。
研究结论: (1)本隧道地表右侧为封闭储水地形,洞身穿越向斜盆地,具备发生突水事故基本条件;(2)隧道突水水源来自地表降雨入渗的地下水和既有岩溶管道中的静储量水;(3)隧道突水量与时间的关系呈三个阶段:贯通阶段、强衰减阶段、弱衰减阶段;(4)隧道洞身位于岩溶季节变动带,拱顶以上位于垂直循环带,底板以下位于水平循环带,雨季极端暴雨后,岩溶水水头急剧升高,水平循环带排泄不及,造成季节变动带饱水,同时垂直循环带不断补给入渗的地表水,岩溶管道静水压力持续增加,最终表现为冲破洞壁薄弱部位,大量涌入隧道;(5)位于岩溶季节变动带中的隧道,在遭遇连续暴雨时,发生突水、突泥事故的可能性较大,岩溶地区的隧道勘察、设计需引起重视;(6)本研究成果可为突水突泥应急处理措施的制定提供依据。

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层状围岩隧道大变形等级判别及处理

巩江峰, 朱勇, 张广泽

铁道工程学报. 2018, 35(12): 51-55.

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研究目的: 隧道大变形的处理俨然已成为一道世界性的难题,而其中层状围岩的大变形几乎占到90%以上,极大地困扰着隧道的建设者。针对层状围岩正交各向异性的特点,国内研究较少,采用以各向同性为理论基础的强度应力比理论判定层状围岩大变形等级有一定的局限性。本文结合在建铁路成兰线、成昆线的隧道大变形处理,剖析当下一些对层状围岩大变形认识的误区,从而提出适合层状围岩大变形判别的标准。
研究结论: (1)采用强度应力比判定正交各向异性的层状围岩大变形等级,因局限性较大,仅适合一些薄层状的千枚岩、断层压碎岩等各向差异较小的围岩;(2)结合变形监控量测情况,并根据层状围岩软弱夹层的含量来判断大变形的等级,该方法简单、可靠;(3)层状围岩破坏时大致经历“软弱夹层屈服破坏、变形→相邻临空侧岩层的破坏、变形→支护结构变形、开裂、侵限”的过程;(4)层状围岩的变形和破坏主要是在层状围岩中软弱夹层的法线方向上,设计者应根据岩层的产状有针对性地进行差异设计;(5)本研究结论可适用于隧道工程中各类层状围岩下隧道大变形的等级判定及其处理。

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泛亚铁路某隧道有害气体成因分析及防治对策

张雨露, 丁文富, 宋章, 王朋

铁道工程学报. 2018, 35(12): 56-61.

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研究目的: 广通4号隧道为泛亚铁路西线广通-大理铁路的重点工程。隧道施工至黄家阱断层时,隧底有大量有毒有害气体冒出,严重威胁施工安全。本文通过地质调查、取样、测试和室内试验等手段,结合隧址区地质环境特征,分析研究有毒有害气体的成分、成因、来源、分布特征和储集特性,并评价其危害性,以期为工程防治提供较准确的地质科学依据。
研究结论: (1)隧址区为基底-盖层结构,基底发育有楚雄-建水张性断裂,上部盖层为基关-双柏穹窿褶皱区,有利于沿断裂带运移上升气体的聚集存储;(2)广通4号隧道有害气体成分主要为二氧化碳和二氧化硫,含量均已超过规范上限值,对人体健康有严重危害;(3)隧道内有害气体主要来源于深部的壳幔地层,为无机成因气,其高浓度二氧化碳的δ¹³C_CO2含量介于3.1‰～4.2‰之间;(4)本研究成果对类似工程地质环境条件下地下工程有害气体的防治具有一定借鉴意义。

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新型接触网支持和定位零部件研究

罗健, 路海健, 闫军芳, 张琦

铁道工程学报. 2018, 35(12): 62-69.

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研究目的: 随着我国高速铁路开通里程和运营时间不断增长,接触网零部件露出一些不足和改进空间。一是零部件技术来自于不同国家,存在零部件结构型式、规格及种类多样化,且互不相容;二是我国地大物博、自然环境复杂,基于原型技术的个别国产化零部件服役性能不高;三是核心零部件的升级、换代明显滞后,自主化程度极低。所以有必要对接触网支持和定位关键零部件进行探索研究,力争打造自主品牌,提高装备简统化水平和服役性能。
研究结论: (1)通过对新型零部件性能、结构、材质及工艺等方面的深入研究,采用结构简约化、零件集成化设计理念,提出了具有完全自主知识产权的新型接触网零部件;(2)简统化水平和施工维护效率大幅提升;(3)零部件采用铰链抱箍、销轴铰接、精密锻造等先进技术,服役性能得以提升,全寿命周期成本更低,具有推广应用价值。

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中低速磁浮承轨梁结构选型研究

谭大正, 刘道通, 杨其振

铁道工程学报. 2018, 35(12): 70-74.

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研究目的: 我国已开通运营两条中低速磁浮系统线路。相比长沙中低速磁浮线,北京中低速磁浮S1线采用桥上承轨梁结构,是该种结构形式在国内的首次工程应用。为指导类似工程的承轨梁结构设计工作,本文通过对承轨梁断面形式、纵向长度、荷载类型、受力特性等方面的研究,提出适用于桥上双线的承轨梁结构型式及结构配筋计算,以期为承轨梁结构设计提供依据。
研究结论: (1)考虑接触轨、承轨台、轨排布置、限界要求等因素,承轨梁采取门型结构型式;(2)其纵向长度根据接触轨授流可靠性及“以直代曲”要求确定,以沿线路纵向长度2.9 m的结构为主要铺设类型;(3)根据承轨梁结构型式的荷载分类以及不同工况下的受力分析,提出了桥上承轨梁结构配筋方式,可为类似工程设计及建设工作提供参考和依据。

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悬挂式单轨交通最小曲线半径及曲线限速研究

黄华玮

铁道工程学报. 2018, 35(12): 75-79.

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研究目的: 悬挂式单轨交通目前在我国公共交通领域尚未有运营线路,相关研究资料较少,为适应国内山地城市和旅游城市对悬挂式单轨交通的发展需求,对悬挂式单轨交通技术标准进行研究具有重要意义。本文针对悬挂式单轨交通的特点,对悬挂式单轨交通的最小曲线半径及曲线限速值进行研究,提出各种运行速度下线路最小曲线半径的建议值,以及曲线速度限制值的计算方法,以期为悬挂式单轨交通设计及规范编制提供参考。
研究结论: (1)悬挂式单轨交通线路平面曲线半径宜适应列车运行速度要求,当最高运行速度为60 km/h时,悬挂式单轨交通线路最小曲线半径可取200 m;当最高运行速度为50 km/h时,最小曲线半径可取150 m;(2)当不具备设置满足速度要求的曲线半径时,可按V=4.52R计算曲线速度限制值,且不大于列车的最高运行速度;(3)本研究成果对悬挂式单轨交通线路设计标准确定及规范编制具有参考价值。

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大直径钢筋套筒锚固拉拔性能研究

杨贵生, 王洪昌, 周慧超

铁道工程学报. 2018, 35(12): 80-83.

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研究目的: 钢套筒锚接技术广泛应用于加固建筑结构、连接混凝土结构的工程实践中,但是锚筋直径一般小于40 mm。为研究大直径钢筋与钢套筒的锚固性能,本文采用拉拔试验和数值模拟研究不同锚固形式的破坏形式和锚固性能,从而为工程中确定锚固长度、锚固形式及计算锚固力提供依据和方法。
研究结论: (1)采用圆钢筋、锥形钢筋试件的破坏形式是钢筋与植筋胶滑移破坏,采用倒锥形钢筋的破坏形式是钢筋的断裂破坏,得到了两种破坏形式下钢筋的应力分布情况;(2)试件钢筋与植筋胶之间滑移破坏前,钢筋已达到屈服强度,表明长度为10D的锚固长度可以提供足够的锚固力使钢筋、植筋胶的强度相匹配;(3)采用内聚力模型模拟钢筋锚固拉拔试验与模型试验的结果相近,验证了模型试验的正确性,同时表明这种模拟方法是可行的,可应用于实际工程,对受力较大的预制混凝土装配式结构具有一定的参考价值。

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北方地区屏蔽门系统地铁初期冬季热环境分析

邓保顺

铁道工程学报. 2018, 35(12): 84-89.

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研究目的: 以北方地区典型城市气象参数为基础,选取具有代表性的城市,采用一维模拟的方法,对地铁运行初期冬季热环境进行分析,从而为地铁运行初期找到适合当地的热环境控制方式和地铁运行模式。
研究结论: (1)地铁运行初期,开式运行时西安(寒冷B区)基本不存在区间防冻问题,兰州(寒冷A区)、乌鲁木齐(严寒B区)、哈尔滨(严寒A区)冬季区间出现防冻问题分别占整个冬季地铁运行时间的19.6%、69.8%和80.4%,建议西安冬季采用开式运行模式;(2)兰州可采用开式运行,但要注意室外温度连续过低时区间防冻问题;(3)乌鲁木齐和哈尔滨地区采用闭式运行的模式,采用闭式运行模式时可提高区间温度,满足规范要求,但车站温度仍偏低,需采取其他临时防寒措施;(4)本研究结果可为北方不同气候区下地铁运行初期热环境控制及运行模式提供依据。

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市域轨道交通纵断面设计研究

姚新春

铁道工程学报. 2018, 35(12): 90-93.

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研究目的: 随着我国城市化进程的加快,城市空间不断扩展,为满足市区与郊区之间的客流集散,缓解城市交通压力,我国越来越多的城市都规划建设有市域轨道交通线路,在以往的市域轨道交通线纵断面设计中多参考城市轨道交通纵断面“V”型节能坡的设计理念。经过多年发展,城市轨道交通纵断面“V”型节能坡设计理念较为成熟,但由于城市轨道交通速度低、站间距小,而市域轨道交通速度高、站间距大,纵断面设计若采用节能坡存在埋深过大、区间排水泵站实施困难、地质变化大等问题,因此有必要基于市域轨道交通线路的特点,对纵断面设计采用“W”“V”型坡进行研究比选,探索更为合理的设计理念。
研究结论: 本文通过“W”型坡与“V”型节能坡牵引计算图的对比分析,发现采用“W”型坡列车单位能耗在正常范围内,综合比选工程实施的经济性、安全性等方面,市域轨道交通纵断面设计中“W”型坡适应性更好:(1)“W”型坡的能耗与“V”型坡相比略有增加,但是区间埋深、排水泵房实施较合理;(2)采用“W”型纵断面能减少区间的埋深,对区间排水泵房及相关设施的实施有更好的安全及经济性;(3)本研究成果适用于市域轨道交通速度高、站间距大的区间纵断面设计。

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有轨电车工程施工全面质量管理提升策略研究

常海

铁道工程学报. 2018, 35(12): 94-98.

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研究目的: 良好的施工质量是充分发挥城市有轨电车功能的重要保证之一。但是城市轨道交通项目涉及因素多,关系复杂性强,建设工程质量问题层出不穷。因此,本文针对有轨电车施工质量问题,以全面质量管理理论为基础,在对有轨电车工程施工质量影响机理进行剖析的基础上,结合X市有轨电车项目实践,分析并找到影响质量管理的因素,进而提出提升策略,探究如何更好地实施项目质量管理。
研究结论: (1)影响工程项目质量问题的因素主要有:人员的控制不得当、材料的质量问题、机械设备的管理问题、施工工艺的执行问题等;(2)从原材料控制、人员控制、机械设备控制、关键工序控制、施工方案等相关的控制点入手分析,能有效改进质量;(3)本文研究成果对城市有轨电车施工质量的提升具有一定指导意义。

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BIM在铁路施工组织设计中的应用探讨

曹政国, 吴刘忠球, 李致, 邵国霞

铁道工程学报. 2018, 35(12): 99-103.

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研究目的: 铁路施工组织是铁路建设的重要环节,关系着铁路工程进度、质量、安全等多方面的工作成效,也决定着铁路工程造价的高低。然而与其重要性相比,目前铁路施工组织设计处于较低的水平,其工作方式还是以手工为主,没有实现自动化、智能化,工作效率较低。BIM作为一种应用于工程设计建造管理的数据化工具,能够提高生产效率、节约成本和缩短工期,是解决铁路施工组织设计问题的有效方法。本文基于BIM技术的特点,探讨在铁路施工组织设计中应用BIM技术的构想,以期提高铁路施工组织设计水平。
研究结论: (1)提出了在铁路施工组织设计中应用BIM技术的特征及功能;(2)提出了以GIS数据、铁路设计信息、施组要素信息为基础,运用计算机及信息网络技术,建立铁路施工组织设计协同平台进行三维可视化施工组织设计,并通过协同平台共享和传递数据信息的应用BIM技术的思路及方法;(3)本研究成果可为以后在铁路施工组织设计中应用BIM技术提供参考借鉴。

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2018年, 第35卷, 第12期　
刊出日期：2018-12-15

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