铁道工程学报

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李瑞峰

铁道工程学报. 2019, 36(4): 1-4.

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研究目的: 随着铁路建设不断发展,既有线改造工程越来越多,相关政策规定也越来越严格,如何快速、微损、经济地获得地基承载力成为一项重要问题。本文以某既有线改造工程中的低液限粉质黏土为例,根据施作在既有路基填筑土中钎探、K₃₀、地质雷达等数据进行比较分析,通过多项式和线性回归方法分别得出相应数据与地基承载力或钎探击数之间的对应关系以及承载力特征值对应表。
研究结论: (1)低液限粉质黏土的钎探击数与承载力之间呈较好的相关性,可以利用钎探数据对承载力进行有效推测;(2)在获得地基承载力测试中,应尽量控制填筑土类型,提高物探测点数量和解译精度;(3)在快速确定填筑土地基承载力方法中,钎探方法最为准确,但对地基有轻微损伤;(4)地质雷达方法中波速数据与钎探击数相关性较好,可以有效推测地基承载力,同时对地基没有损伤,速率最快,可作为一般参考;(5)本研究成果可为既有线改造工程快速获得地基承载力提供参考。

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多级悬臂式挡土墙设计计算方法探讨

贺钢, 李昭颖, 肖世国

铁道工程学报. 2019, 36(4): 5-9.

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研究目的: 为探讨多级悬臂式挡土墙工程设计问题,采用数值模拟与极限平衡理论分析方法,得出包括边坡整体稳定性与各级墙体局部稳定性两个方面的多级悬臂式挡土墙的设计计算方法。
研究结论: (1)边坡整体失稳破坏模式为近似圆弧滑动模式,可采用圆弧滑动条分法分析边坡整体稳定性;(2)坡体中竖向压应力向下传递过程中,各级挡墙墙顶面位置的压应力呈多段折线型分布模式,可在此基础上采用库仑土压力理论计算各级悬臂式挡墙上的主动土压力,进而计算各级墙体的抗滑与抗倾稳定性、地基承载力和墙身强度;(3)给出了多级悬臂式挡土墙的主要设计计算步骤;(4)所建立的设计计算方法可为多级悬臂式挡墙的工程设计提供参考。

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含水率对K₃₀值和E_vd值相关性的影响研究

张廷雷, 蒋良文, 张晓晖, 谭兵

铁道工程学报. 2019, 36(4): 10-14.

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研究目的: K₃₀和E_vd均为检测路基压实质量力学指标的现场原位检测方法。一定条件下同类性质土中,K₃₀值和E_vd值线性相关性良好,但其相关性易受填料性质、施工工艺、气候状况等因素的影响,含水率是重要的影响因素之一。选取重庆地区某铁路工程中采用低液限粉质黏土填筑的路基进行K₃₀与E_vd的对比试验,研究含水率对K₃₀值和E_vd值相关性的影响。
研究结论: (1)K₃₀值与E_vd值相关性受各种因素的影响显著,在有条件的情况下,应该通过K₃₀与E_vd的对比试验来确定其相关关系,尽量避免生搬硬套;(2)在较小含水率变化范围内,K₃₀值与E_vd值的线性相关性较好;当含水率变化范围为1%时,K₃₀-E_vd拟合曲线的相关系数R²值在0.945 6～0.981 9之间;随着含水率变化范围的增大,线性相关性变差;(3)随着含水率的增大,K₃₀值和E_vd值均呈现减小趋势;但E_vd值的减小速率大于K₃₀值;(4)随着含水率的增大,K₃₀-E_vd拟合曲线的一次项系数增大,常数项减小;(5)本研究成果可用于指导路基压实质量检测及路基填筑过程控制。

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运营高铁的平纵断面参数及评估方法研究

王秀丽

铁道工程学报. 2019, 36(4): 15-19.

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研究目的: 我国高速铁路自2008年开始陆续建成通车,十年来迅速发展,截至2018年底,运营里程累计已达2.9万公里。高速铁路历经多年运营后,部分地段沉降变形值可能会超过现行标准的要求。因此需对运营高铁的平纵断面进行全面复测,对当前的平纵断面参数重新进行拟合,针对性地提出调整建议,再运用动力软件进行安全和舒适度的检算评估,从而为运营高铁基础设施整治提供技术、理论和实践支撑,确保高铁持续安全可靠和高质量服务品质并持续发挥经济效益。
研究结论: (1)运营高铁线形初步拟合按照绝对值控制,实际整治按照长短波平顺性进行调整;(2)平面初步拟合按照长波300 m弦长偏差10 mm控制,纵断面初步拟合按照无砟轨道扣件抬降限值-4～+26 mm控制;(3)运营高铁平面偏差较小,平面拟合只需考虑将曲线半径和缓和曲线由原设计的整数值变为碎数,即可满足偏差要求;(4)纵断面拟合拆分坡段最小长度取200 m;坡度代数差大于或等于0.625‰,在不与缓和曲线重叠的情况下,可以设置竖曲线;(5)平面平顺性评估标准为短波10 m弦长轨向偏差4 mm、长波60 m弦长轨向偏差6 mm;纵断面平顺性评估标准为短波10 m弦长高低偏差4 mm、长波60 m弦长高低偏差7 mm;(6)本研究成果对运营高速铁路线形评估具有借鉴意义和指导作用。

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沉降智能监测与评估系统的开发及应用

王珣, 刘勇, 袁焦, 伏坤, 潘兆马, 李刚

铁道工程学报. 2019, 36(4): 20-25.

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研究目的: 高速铁路线下工程沉降监测作为铁路建设与工务维护的重要组成部分,对于保障高速铁路安全运营具有十分重要的意义。通过将岩土工程、物联网、大数据等先进技术进行深度融合,本文主要介绍一套高速铁路线下工程沉降的智能监测与评估系统,以期为高速铁路运营维护提供科学决策。
研究结论: (1)通过温度补偿试验对传感器进行校正,大大提高了静力水准仪在变温条件下的精度(-20 ℃~40 ℃下0.2 mm);(2)研发了一套基于无线组网技术的沉降智能监测评估系统,系统具有自适应降噪、变频采样控制、数据掉线重传、大数据分区存储、数据压缩传输、三维地理信息展示等技术特点,可满足桥、隧、路等多种监测应用场景;(3)系统实现了高速铁路线下工程施工期与运营期的沉降安全状态实时监测与评估。

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考虑颗粒破碎效应的道砟大型直剪试验研究

文妮, 李希

铁道工程学报. 2019, 36(4): 26-29.

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研究目的: 级配碎石被广泛应用于铁路工程,在列车循环荷载和应力集中作用下颗粒破碎在所难免,并导致路基不均匀沉降,而关于碎石高应力下的颗粒破碎特性及破碎对碎石强度影响的研究较少。本文利用大型直剪仪首先对三类初始级配的道砟开展高应力下的一维压缩试验,探究高应力水平下道砟颗粒破碎及级配演化规律,然后对不同破碎状态的道砟开展大型直接剪切试验,探究颗粒破碎程度及颗粒级配状态对碎石强度的影响。
研究结论: (1)颗粒破碎量随着压缩次数和粗颗粒含量的增加而增加;(2)随着颗粒破碎的加剧,细颗粒含量增加,级配曲线抬升,颗粒破碎会使材料级配朝着分形的方向发展;(3)颗粒破碎会削弱颗粒之间的咬合作用,从而降低道砟材料的内摩擦角;(4)本研究结论可为相关工程实践和颗粒破碎问题的研究提供参考。

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基于欧标的埋入式无砟轨枕结构设计方法研究

代丰, 林红松

铁道工程学报. 2019, 36(4): 30-36.

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研究目的: 欧洲标准是国际铁路市场采用的主要铁路设计标准之一,掌握欧洲标准的设计理论和计算方法是实施海外铁路项目的必要条件。本文以1 676 mm宽轨距埋入式无砟轨枕为例,研究基于欧洲标准的无砟轨枕设计方法,推导轨枕荷载弯矩、混凝土预应力损失的计算过程,分析轨枕结构承载能力及静载、动载和疲劳试验荷载计算方法,通过设计案例再现采用欧洲标准指导宽轨距无砟轨枕设计方法。
研究结论: (1)欧洲标准就枕上垂直动压力考虑因素较多,以扣件弹性衰减系数、速度系数、纵向荷载分配系数和支承缺陷引起的纵向荷载分配影响系数在计算公式中体现;(2)轨枕混凝土预应力损失包括锚具变形引起的预应力损失、放张前预应力钢筋松弛损失、钢筋放张时混凝土弹性变形产生的损失和时变损失,时变损失的计算方法反映了环境条件、轨枕尺寸、混凝土品类和加载龄期对时变损失的影响;(3)轨枕混凝土承载能力检算应考虑施工荷载引起的枕中截面正弯矩和轨下截面负弯矩;(4)本研究成果可应用于海外铁路轨道工程设计。

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空间主缆独柱塔自锚式悬索桥设计新技术

郑水清

铁道工程学报. 2019, 36(4): 37-42.

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研究目的: 南京长江隧道工程江心洲大桥作为南京纬七路过江通道上的一座标志性建筑,对技术性、景观性均要求较高。其主桥采用空间主缆混合梁独柱塔自锚式悬索桥,构造及受力较为复杂。本文对其设计中采用的主要新技术进行阐述,以期为同类型桥梁的设计提供借鉴。
研究结论: (1)在钢箱梁主跨布置空间索面及空间主缆,较大提高了全桥的抗风能力,在混凝土箱梁边跨布置平面(竖直)索面及平面主缆,简化了边跨缆索系统的构造及施工;(2)主跨吊索在上端设置向心关节轴承,在下端设置推力关节轴承,不仅适应了主跨空间主缆在活载作用下的复杂变位,而且美观经济;(3)边跨索夹采用将两根主缆对应的两个传统索夹连为一体的型式,结构新颖、构造简洁、受力明确、造型美观;(4)主索鞍采用空间三维曲线鞍槽,适应了该桥主缆由边跨的平面线形向主跨的空间线形过渡;(5)边跨散索套采用将两个传统散索套连为一体的型式,满足了散索套的横桥向受力要求,构造简洁,受力明确;(6)结合主跨空间索面、桥塔横梁斜拉索,独柱桥塔能够以较小的截面尺寸满足该桥的横桥向受力要求;(7)本文所述技术可为同类型桥梁的设计提供借鉴及参考。

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高速铁路大跨度钢箱门式墩的设计研究

孙智峰

铁道工程学报. 2019, 36(4): 43-47.

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研究目的: 随着高速铁路的快速发展,新建铁路与既有铁路交叉越来越多,如何减小结构跨度、结构高度及运营铁路上方施工作业时间,是类似项目面临的主要问题。本文以包银高速铁路镇朔湖特大桥跨越包兰铁路为例,介绍大跨度钢箱门式墩结构自身优点并对梁部、钢横梁、桥墩、基础等关键结构进行设计研究。
研究结论: (1)跨越同一构筑物,门式墩较大跨桥梁具有布置灵活、施工工期短、造价便宜等优点;(2)钢箱门式墩主要结构在工厂预制,现场安装,既有线上方施工作业时间短,在“天窗”时段即可满足施工要求,既可以保证施工质量,也可以满足既有铁路运营安全;(3)通过对门式墩主体结构及梁部的计算,各项指标均符合规范及设计要求;(4)本研究可以为今后同类型的工程提供参考。

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铁路大跨度混凝土拱桥徐变变形控制因素研究

陈克坚, 杨国静, 胡玉珠

铁道工程学报. 2019, 36(4): 48-53.

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研究目的: 混凝土拱桥具有较大的横竖向刚度、良好的环境适应性和较高的经济价值,在山区大跨度铁路桥梁建设中得到推广应用。然而,受拱结构的受力特点和混凝土的材料特性影响,混凝土拱桥在后期运营过程中会出现徐变下挠变形,直接影响线路的平顺度,进而影响行车的安全性和舒适性。本文以一座在建的铁路大跨度混凝土拱桥为研究对象,从分析混凝土徐变机理及影响因素出发,选取工法、加载龄期、铺轨时间以及拱上结构形式等因素作为变量,基于CEB-FIP(1990)徐变本构模型开展结构的徐变变形研究,分析不同因素下混凝土拱桥的徐变变形情况,探究徐变变形控制的主要因素。
研究结论: (1)平衡加载法的受力模式使得拱圈顶底板应力差较大,导致后期徐变变形较大;(2)悬臂拼装法可以节省施工工期,但预制时间较短也会导致后期的徐变变形较大;(3)延长混凝土龄期和减少拱上结构重量对抑制后期徐变下挠有一定的帮助,但效果并不明显;(4)延迟铺轨对减小长期徐变下挠有明显的改善;(5)在以上四种影响拱圈后期收缩徐变的因素中,工法和铺轨时间对后期混凝土收缩徐变影响较大,可作为大跨度拱桥徐变变形控制技术的关键因素;(6)本文研究可为类似结构的设计提供参考和借鉴。

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石济客专济南黄河桥健康监测系统总体设计

顾津申

铁道工程学报. 2019, 36(4): 54-59.

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研究目的: 随着高速铁路大型桥梁的快速建设,铁路大型桥梁的健康监测愈来愈成为高速铁路运营安全及检修维护的重要保障。石济黄河公铁两用桥为(128+3×180+128)m刚性悬索加劲钢桁梁结构体系,本文结合该桥的结构特点及运营养护维修需求,研究该桥健康监测系统的设计方法。在结构静动力分析的基础上,提出监测内容及设计原则,全桥布置157个测点,桥上及监控中心设备总数397台。对传感器子系统、数据采集与传输子系统、数据处理与控制子系统、中心数据库子系统、结构安全预警与分析子系统及用户界面子系统六大子系统进行详细设计,探索健康监测系统在铁路大跨桥梁上应用的可行性,从而为铁路桥梁开展长期健康监测奠定基础。
研究结论: (1)铁路桥梁健康监测系统布点设计需同时考虑静态及动态监测指标,并与成桥静载、动载试验相结合;(2)传感器选型要遵循耐久可靠、技术先进、方便更换维护及经济合理的原则;(3)数据采集及传输宜采用光纤环网进行组网设计,监控中心宜设置在铁路局工务段调度中心,便于养护维修与设备管理;(4)预警指标的确定应结合铁路设计、检定规范以及运营阶段计算承载力共同确定;(5)本研究成果可在铁路大跨桥梁健康监测项目中推广应用。

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新建铁路特长隧道单洞、双洞方案研究

马志富

铁道工程学报. 2019, 36(4): 60-64.

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研究目的: 新建双线铁路时,按照规范要求,特长隧道采用单洞还是双洞,亦即采用合修或分修,需要在方案研究和勘察设计阶段进行综合比较确定。本文通过调研总结我国特长隧道的发展情况和国外特长隧道的相关情况,分析论证单洞、双洞的优缺点,提出特长隧道选用单洞、双洞的建议,并提出比较分析项目的量化评价方法,期望对特长隧道密集项目选择单洞、双洞起到抛砖引玉的作用。
研究结论: (1)特长隧道单洞或双洞方案选择时,长度20 km以下的隧道,采用钻爆法施工时以单洞双线为主,采用TBM或盾构施工时宜进行单洞或双洞比选;20 km以上的特长隧道,需综合考虑地形地质条件、线路条件、施工方法、施工组织、运营与防灾救援工程设置等因素,进行单洞、双洞、单洞加平导、部分双洞等方案比较,合理确定隧道方案;(2)需建立单洞、双洞方案量化比较的标准方法;(3)本研究成果可为控制线路的隧道工程方案决策过程提供参考。

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地铁与紧邻地块深基坑同步开挖相互影响分析

李辉

铁道工程学报. 2019, 36(4): 65-69.

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研究目的: 随着地铁与周边地块同时建设的工程越来越多,两者基坑一般呈深且大的特征,基坑同时开挖风险较大。基于此,本文以西北某市在建地铁基坑与周边地块基坑同步开挖为工程背景,对不同开挖工况下两基坑的变形规律及趋势进行研究,并结合现场实测数据对比分析,以期为类似地铁基坑工程建设提供一定的理论参考和工程经验。
研究结论: (1)在两基坑间距小于基坑深度的2倍范围时,两基坑同时开挖相互影响很大,必须进行有限元分析出临界安全工况,并相应给出推荐工序;(2)在两邻近深基坑同时施工中,会出现支护强的一方基坑向支护弱的一侧基坑整体偏移的趋势,应对支护弱的一方基坑加强设计;(3)建议深基坑同时施工时,尽量在平面上及具体工序上错开施工,竖向上支撑位置处于同一高度,有利于两基坑的安全;(4)本研究可为地铁与周边地块基坑同步施工等类似工程提供一定的理论参考及工程借鉴。

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悬挂式单轨交通在国内的适应性研究

余浩伟, 徐银光, 李涛, 肖杰, 罗圆

铁道工程学报. 2019, 36(4): 70-74.

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研究目的: 悬挂式单轨是一种新型的轨道交通系统,为合理确定其功能定位及应用场景,本文从空轨列车的特点出发,结合国内轨道交通发展需要,对空轨在国内的适应性进行系统研究。
研究结论: (1)从经济性角度出发,空轨适用的单向高峰小时客运量为1万人左右,属于小运量轨道交通,特别适用于地面道路资源紧张的城市公共交通、旅游景区和特殊环境条件下的轨道交通;(2)若受相关条件限制必须采用空轨,但运量为中大运量时,应对车辆及工程方案重新进行比选研究,根据相关成果确定系统主要技术参数;(3)建设过程中,应着重解决空轨车辆与线路匹配性、车辆稳定性、应急疏散和梁体变形等重点问题;(4)本研究成果可为后续空轨交通项目的规划、建设提供借鉴,为空轨列车的研发提供方向指导。

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地震液化对地铁地下结构影响的振动台试验研究

段亚刚

铁道工程学报. 2019, 36(4): 75-79.

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研究目的: 当地下结构位于地震液化地层中时,地震液化引起地下结构内力重分布,相关的实测数据罕见且不易搜集。以往相关研究主要依靠理论分析和数值模拟方式对地下结构的响应进行探讨,并不能真实地重现地震液化过程地层与结构的变化。为取得第一手数据,通过在振动台上建立相似比模型,并以不同的地震波作为地震液化的输入条件,对地震液化过程中的试验数据进行归纳总结,得出相应规律。
研究结论: (1)地震液化地层中的地铁车站结构,在长度方向中部受到的液化土压力值最大;(2)横向土压力与振动台最大加速度成正比关系;(3)车站结构顶部、底部和周围地层的孔隙水压力,随着振动作用累积上升而最终趋于稳定;(4)地铁车站围护结构的围封具有一定的抗液化作用;(5)本研究成果可为地震液化地层中地铁地下结构的抗液化措施提供参考。

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多重调谐质量调谐阻尼器的磁浮道岔减振方案

靖仕元

铁道工程学报. 2019, 36(4): 80-83.

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研究目的: 对于如长沙磁浮工程已经通车的道岔,道岔结构竖向振动加速度达2.37g以上,均远超过规范规定的无砟轨道地段不应大于0.5g,影响道岔使用寿命、车辆寿命及旅客舒适度,需要测试分析振动超标产生原因,寻求减振方案,既要使振动满足不大于0.5g要求,又要尽可能少增加道岔梁质量影响道岔梁转动速度。
研究结论: (1)经测试分析,长沙磁浮工程道岔梁振动为车轨共振,可采用减振器消能减振;(2)磁浮列车不同于轮轨列车,受电磁悬浮控制系统影响,列车自振频率存在一定波动,采用多重调谐质量调谐阻尼器(TMD)的方式控制一定激振频率带的振动,达到控制频率能全覆盖;(3)采用模糊控制理论的多重调谐质量调谐阻尼器(TMD)适用于处理所有因共振引起的结构振动超标。

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我国铁路智能建设与运营管理初探

康学东

铁道工程学报. 2019, 36(4): 84-89.

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研究目的: “推进智能高铁重大科研攻关”是铁路总公司近年来的重点工作,相关部门正力争攻克智能建设、智能装备、智能运营等关键技术。本文初步研究现阶段智能高铁建设与运营的技术手段框架体系,以智能京雄为例阐述铁路智能技术的应用,以期为相关研究提供参考。
研究结论: (1)智能高铁建设的智能化手段已经多样,通过BIM、CIM、GIS等技术融合使用,可在站房设计、线路测绘、桥梁建造、隧道施工等多方面实现“智能化”、“信息化”管理,全面提高生产和管理效率;(2)智能高铁运营维护的智能化手段丰富,目前在牵引供电系统、信号系统、动车组检测、安全风险管理等方面应用广泛;(3)智能高铁涵盖了高铁建设、运营到服务的方方面面,将在智能建设、智能装备、智能运营的基础上,进一步提升乘客出行体验感、推动信息开放共享;(4)本研究结论可为智能高铁的建设与运营提供相关参考。

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高地热铁路隧道造价分析研究

赵红星

铁道工程学报. 2019, 36(4): 90-95.

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研究目的: 在山区铁路隧道工程建设中,高地热将导致隧道施工环境的恶化并增加工程投资,可在铁路工程现行的造价标准体系中高地热危害对隧道工程建设投资影响的定量关系仍是空白。本文以向莆铁路中戴云山、青云山、高盖山和金瓜山隧道为研究样本,分析高地热铁路隧道的造价特殊因素,同时结合现场测定数据进行对比分析,综合确定高地热铁路隧道施工费用的补充定额,以期为同类工程提供借鉴。
研究结论: (1)根据隧道地热在不同围岩级别、环境温度情况下测定的基础数据,量化人工、机械消耗的差异和变化规律及采取降温措施对隧道施工费用的影响;(2)根据分析得到的量化结果编制相应的补充定额或费用标准;(3)将补充定额或费用标准运用于现场施工的投资测算,其测算值与实际发生费用的差值控制在 5%以内,两者契合度高;(4)本文研究对今后高地热铁路隧道概预算的准确编制及投资控制具有一定意义。

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2019年, 第36卷, 第4期　
刊出日期：2019-04-15

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