铁道工程学报

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康学东

铁道工程学报. 2019, 36(6): 1-3.

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研究目的:党的十九大明确提出“以疏解北京非首都功能为‘牛鼻子’推动京津冀协同发展,高起点规划、高标准建设雄安新区”,根据中共中央、国务院批复的《河北雄安新区规划纲要》,雄安新区的建设一方面将对京津冀城镇空间布局、区域客流特征和铁路网格局产生深远影响,另一方面铁路作为支撑区域发展的重大基础设施,其规划建设对于支撑和引领新区发展作用重大。为适应这一重大国家级新区的发展要求,支撑引领新区的发展,有必要对区域铁路网规划布局进行优化完善。
研究结论:(1)按照国家对雄安新区的发展要求,需要对区域铁路网布局进行优化完善;(2)通过优化调整京港台高铁、京昆通道忻雄段线路走向,可实现新区对外的快速通达;(3)通过调整京雄城际铁路线路走向,规划建设石雄城际、津雄城际等,可实现新区在京津冀区域内的互联互通;(4)通过规划货运线路和物流基地,可完善新区的货运系统;(5)雄安新区将形成“三纵两横”的铁路客运网络布局,京津冀城际路网将优化为以“京津雄△+放射”为骨架的放射状城际路网格局,以支撑区域空间布局调整和协同发展;(6)本研究结论可为雄安铁路的发展和建设提供参考。

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高速铁路到发线有效长度优化研究

孙海富

铁道工程学报. 2019, 36(6): 4-8.

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研究目的:世界各国高速铁路对车站到发线有效长的规定各不相同,含义也有所区别。我国高速铁路到发线有效长度同时包含安全防护距离和过走防护距离,而国外铁路没有两者叠加的做法,功能上有些重复,因此具备进一步优化的空间。本文通过对国内外高速铁路车站到发线有效长度进行分析,提出我国高速铁路车站到发线有效长度的优化方案,以期为指导高速铁路设计提供借鉴。
研究结论:(1)16辆编组情况下,到发线有效长可由650 m优化为600 m,而650 m有效长可满足约480 m长动车组停靠要求;(2)到发线出站信号机设于距顺向道岔警冲标5 m或对向道岔尖轨尖端轨缝处,出站应答器组设于距出站信号机65 m处,到发线两端分别设置一个60 m长分割区段;(3)到发线增设分割区段有利于降低侧面冲突风险,提高绝缘破损防护效果,提高高铁列车运行安全性;(4)高速铁路出站信号机设置位置与运行动车组的城际铁路、客货共线铁路保持一致,实现技术标准的简统化;(5)本研究对高速铁路设计具有借鉴意义和指导作用。

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成贵铁路工程环境与线路选线设计

高崇华, 岳志勤, 丁浩江, 殷家禾, 叶堃

铁道工程学报. 2019, 36(6): 9-13.

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研究目的:成贵铁路是复杂艰险山区高速铁路之一,穿越四川盆地向云贵高原攀升的斜坡过渡带,经过四川盆地南缘断褶带、滇东北崇山峻岭及贵州高原西北地区,沿线具有“矿藏多、采空区多、天然气多、峡谷多,地质构造发育、岩溶发育、重力不良地质发育、岩盐发育”的“四多、四发育”特点,地质、地形、环境极为复杂。本文在“地形选线”、“地质选线”、 “环保选线”、“重大工程优先选址”的基础上,贯彻“减灾选线”理念,从工程建设源头做好地质灾害风险规避、防控工作;贯彻一县(市)一站、站城融合理念,尽力打造生态工程。
研究结论:(1)沿线控制线路走向的主要因素有地形地貌、重点桥隧工程、城市规划、环境敏感区和煤矿采空区、岩溶、天然气等不良地质发育区;(2)线路最大坡度,一般20‰,困难25‰,个别30‰;(3)本研究成果可供复杂艰险山区铁路、公路工程建设借鉴。

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兰新高铁防风标准研究

黄双林

铁道工程学报. 2019, 36(6): 14-17.

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研究目的:兰新高铁通过甘肃境内的安西风区和新疆境内的烟墩风区、百里风区、三十里风区、达坂城风区等五大风区,区内风力强劲,大风天数多,严重危及行车安全,影响运输效率。防风标准的研究是防风工程设计的前提,是确定防风工程设计原则、范围的重要依据。为保证列车安全、快速、正常运营,最大限度地减少列车的停轮与限速,需研究兰新高铁防风标准,以采取合理的防风措施。
研究结论:防风标准包括风区设置防风工程后允许的限速天数及合理的列车运行速度限值,综合分析大风区不同风速的频率及不同类型的防风结构在大风条件下保证列车安全运行的能力,研究提出:(1)运营预期目标为大风条件下列车原则上尽量少停轮,列车限速天数控制在全年的10%左右;(2)防风结构能力为:大风条件下设挡风墙(屏)地段列车速度限值提高10 m/s,设封闭(半封闭)挡风结构地段列车速度限值提高20 m/s;(3)本研究成果可为戈壁大风区或类似环境地区的铁路工程建设提供借鉴。

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川藏铁路康林段有害气体特征及危害研究

陈德君, 苏培东

铁道工程学报. 2019, 36(6): 18-22.

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研究目的:借鉴国内外类似地质条件下其他地下工程已有工程经验,分析认为川藏铁路康定-林芝段隧道存在有毒有害气体危害可能,本文通过分析隧道有害气体特征,以保证隧道的安全施工,确保川藏铁路顺利修建,对于以后工程中遇到相似案列具有指导意义。
研究结论:(1)川藏铁路康定-林芝段的隧道可能有甲烷(CH₄)、二氧化碳(CO₂)、含硫气体(H₂S、SO₂)、二氧化氮(NO₂)、氨气(NH₃)和一氧化碳(CO)等有毒有害气体,这些气体可能发生燃烧爆炸,对隧道施工人员造成间接伤害;而有些气体则直接对人体健康造成危害,甚至造成人员伤亡;(2)不同规模的断裂带、基性超基性岩带、花岗岩带、火山岩带和接触变质岩带均可能是有毒有害的富集场所,在穿越这些区域时,应特别重视有毒有害气体的危害;(3)本研究成果可为相似变质岩和岩浆岩区的隧道有毒有害气体的研究提供参考。

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遥感技术在既有铁路地灾防治中应用方法研究

刘桂卫, 王长进, 李国和, 高文峰, 张志刚

铁道工程学报. 2019, 36(6): 23-27.

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研究目的:我国铁路运营里程已超过13万公里,其中山区铁路众多,沿线地质灾害多发,给铁路运营安全带来极大挑战。为探索既有铁路灾害防治经济高效的技术手段,研究利用三维遥感、雷达遥感、无人机遥感、卫星定位等技术手段,开展既有铁路沿线地质灾害筛查监测工作。
研究结论:(1)通过高分辨率三维遥感解译技术,可实现既有线一定缓冲区内的滑坡、崩塌、泥石流等灾害的快速筛查,并通过数据解译更新,及时掌握既有铁路沿线灾害发育演变特征;(2)无人机遥感技术在局部高陡边坡、危岩落石及大型滑坡及错落等灾害调查中优势明显;(3)雷达干涉测量技术可作为边坡形变监测的有效手段;(4)建立基于北斗卫星定位系统的既有铁路地质灾害实时监测和信息管理系统,能够提升既有铁路防灾减灾和信息化管理水平;(5)本研究成果可广泛应用于山区铁路防灾减灾工作。

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电渗联合真空预压技术处理高速铁路软土地基

蒋楚生, 司文明, 曾惜, 赵晓彦, 刘汉阳, 邹川

铁道工程学报. 2019, 36(6): 28-32.

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研究目的:本文以川南城际铁路IDK 87+180～IDK 87+220段软土地基工程为依托,总结采用导电插塑板电渗联合真空预压快速固结处理技术的设计与施工的效果。本研究将电渗法与真空预压法有机结合,以实现软土地基的快速排水固结,形成新型电渗联合真空预压加固技术。
研究结论:(1)电渗联合真空预压法可以用来处理渗透系数低的软土地基;(2)电渗联合真空预压法实现软土的快速脱水。在建设周期较短的情况下,可通过调整分层数量、电极板间距、通电电压、通电周期等因素进一步缩短处理时间;(3)电渗联合真空预压法可实现软土的快速沉降,一般在30余天内完成施工,加固软土的各项指标都获得了较大程度的提高;(4)电渗联合真空预压法首次在高速铁路地基相关工程加固中获得了成功应用,具有显著的社会与经济及环保效益,可在铁路、道路相关工程中推广应用。

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衢宁铁路政和至宁德越岭段线路方案研究

张鹏

铁道工程学报. 2019, 36(6): 33-37.

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研究目的:衢州至宁德铁路是中长期铁路网规划中重要的区域铁路,位于浙西南和闽东北地区,其中政和至宁德段需穿越鹫峰山脉近80 km厚重“门”形山体,为避免出现特长隧道,规避施工及运营风险,有必要在不同限制坡度条件下综合考虑与周边路网匹配性、车站设置、环境保护、工程地质条件、工程难度及工程投资等因素对越岭地段线路方案进行系统研究。
研究结论:(1)限制坡度6‰、9‰下,最长隧道均超过35 km,施工及运营风险较大;(2)限制坡度13‰下单线西绕方案容易与周边路网匹配,最长隧道长度仅17.7 km,有效规避了施工及运营风险,近期投资显著节省,是最适宜的方案;(3)复杂山区选线是一个系统工程,应全面考虑线路平面及高程进行综合选线;(4)本研究成果可为类似项目提供借鉴和参考。

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减振扣件与弹性道床垫组合减振关键参数研究

和振兴, 陈罄超, 周华龙, 王小韬, 石广田, 张小安, 包能能

铁道工程学报. 2019, 36(6): 38-44.

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研究目的:减振扣件与弹性道床垫组合减振轨道的特点是在钢轨下和道床下同时设置减振层,轨道板厚度、扣件刚度、弹性道床垫刚度是影响列车运行品质和组合减振轨道减振性能的关键动力学参数。本文采用三维车辆-轨道耦合动力学计算模型,研究组合减振轨道关键动力学参数变化对车辆系统、轨道系统动力学性能及减振性能的影响规律。
研究结论:(1)轨道板质量对各动力学指标的影响相对较小,轨道板的设计应以轨道基础预留空间和板自身的强度、耐久性要求作为控制指标;(2)与弹性道床垫配合使用的减振扣件系统的垂向刚度应大于15 kN/mm;(3)轨道板下垫层刚度取值应大于13 kN/mm³;(4)设计中宜适当提高扣件刚度,当弹性道床垫老化失去部分弹性功能后,可通过提高扣件弹性使其减振性能长期满足环保要求;(5)综合上述规律,提出了减振性能可达12 dB的扣件与弹性道床垫组合减振轨道的关键动力学参数取值方案,可为组合减振轨道的设计提供理论支持。

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大跨度连续刚构拱桥无砟轨道动力特性分析

魏周春

铁道工程学报. 2019, 36(6): 45-50.

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研究目的:目前大跨度桥上铺设无砟轨道的技术尚不成熟,缺乏实践经验。本文结合西安至延安高铁王家河特大桥的特点,通过刚体动力学方法及有限元方法建立车桥耦合振动模型,分析不同桥梁预拱度和轨道不平顺共同作用下列车过桥时的安全性及平稳性,并参照相应规范给出安全舒适性评价;根据车桥耦合振动模型的仿真结果,利用频谱分析方法,研究不同时速下高低不平顺波长与车体垂向加速度的关联关系,给出列车不同时速的长波不平顺管理建议值。
研究结论:(1)跨中预拱值设为(230±20)mm且预拱曲线按照余弦曲线分配时,列车安全性与舒适性能够满足200~350 km/h的通过速度需求;(2)针对长波不平顺管理值,200 km/h时建议大于70 m,250 km/h时建议大于85 m,300 km/h时建议大于100 m,350 km/h时建议大于115 m;(3)本研究结论对大跨度铁路桥梁变形控制和轨道平顺度标准的研究具有参考价值。

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大跨度刚构拱桥铺设无砟轨道适应性研究

刘永存

铁道工程学报. 2019, 36(6): 51-55.

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研究目的:大跨度桥梁铺设无砟轨道已成为我国扩大无砟轨道应用范围的一大技术难题,本文以崔家营汉江特大桥主桥为工程实例,结合桥梁变形曲线及车桥耦合动力响应分析结果,提出大跨度桥梁铺设无砟轨道技术难点、技术要求以及评价指标,并得出相应的分析结果。
研究结论:(1)崔家营汉江特大桥(135+2×300+135)m混凝土刚构拱竖向变形、曲率半径、竖向残余徐变变形、梁端变形、墩台沉降值均满足要求;(2)高速列车作用下桥梁动力响应均满足要求,具有良好的动力特性及列车走行性,安全性和乘坐舒适性均满足要求;(3)温度和徐变作用下竖向变形属于多波不平顺,300 m弦高低不平顺已超出规范允许值;(4)本研究成果可为今后类似大跨度桥梁铺设无砟轨道适应性分析提供参考。

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复杂条件下顶推小半径连续弯梁设计研究

左家强

铁道工程学报. 2019, 36(6): 56-61.

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研究目的:小半径连续弯梁位于变曲率平曲线上,同时纵断面位于竖曲线范围,采用顶推法施工,结构受力复杂,设计施工难度大。本文以朔山铁路32 m +48 m+32 m预应力混凝土连续梁为背景,对采用顶推法施工的弯梁结构受力分析、平竖曲线顶推构造处理措施、桥墩结构尺寸及检算等关键设计问题进行深入研究,以保证顶推施工的可行性和安全性。
研究结论:(1)小半径曲线预应力混凝土连续梁采用顶推法施工,应建立空间模型进行结构受力分析,顶推施工过程中应考虑牵引力、导向力、纠偏力引起的主梁水平横向弯矩;(2)顶推梁宜位于平坡或同一坡度上,当主梁位于竖曲线上时,应结合具体情况选择处理方案,对于矢高较小的情况,建议竖向曲梁直做;(3)变曲率小半径曲梁顶推过程中,应根据各控制施工阶段确定主梁在各墩顶的横向偏移值,以确定墩顶滑道及桥墩结构尺寸;(4)弯梁顶推施工过程中,桥墩承受较大的纵横向水平力及弯矩,应对桥墩的强度、刚度进行检算,铁路桥一般采用结构尺寸较大的实体墩,具有足够的抗推刚度,不会发生公路桥柔性墩顶推梁时的爬行状况;(5)本研究成果对今后复杂条件下顶推桥梁设计具有一定的指导意义。

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逆断层黏滑错动下隧道抗错断力学机制研究

王道远, 李粮余, 袁金秀, 王慧聪, 李冬

铁道工程学报. 2019, 36(6): 62-66.

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研究目的:由于断裂活动的复杂性和工程示范样本的缺失性,逆断层黏滑错动过程隧道抗错断力学机制尚未清晰揭示。因此,本文以某交通隧道逆断层黏滑错动段为原型,采取强制位移法开展1 ∶30抗错断模型试验,对逆断层黏滑错动下隧道衬砌结构应变、受力进行对比分析,以揭示逆断层黏滑错动条件下隧道抗错断力学机制。
研究结论:(1)逆断层黏滑错动具有显著区域性特征,黏滑错动过程主要影响Ⅱ-Ⅱ~Ⅴ-Ⅴ断面范围内,远离错动面衬砌结构受错动影响较小;(2)隧道衬砌结构纵向主要为压应变超限受损,最大纵向压应变位于固定盘侧Ⅴ-Ⅴ断面;活动盘侧环向压应变超限位于Ⅲ-Ⅲ断面的拱顶,固定盘侧环向拉应变超限位于Ⅳ-Ⅳ和Ⅴ-Ⅴ的拱顶、环向压应变超限位于仰拱;(3)活动盘侧最大接触压力位于Ⅱ-Ⅱ断面仰拱,错动前后相差近2倍;固定盘侧最大接触压力位于Ⅴ-Ⅴ断面拱顶,错动前后相差1.1倍;黏滑错动对活动盘侧围岩压力影响近似为固定侧1倍;(4)本研究成果可为逆断层黏滑错动地质地段隧道抗错断设计和施工提供理论依据。

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大方山隧道岩溶水分带综合分析

周学军

铁道工程学报. 2019, 36(6): 67-73.

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研究目的:岩溶发育的垂直分带性已得到普遍认同,目前多数研究主要集中在分带现象的描述及如何规避岩溶风险进行选线上,而针对实际工程项目如何进行分带,采用何种方法进行分带的研究则较少。本文通过对大方山岩溶隧道采用工程地质及水文地质调绘、物理勘探、钻探等综合勘察方法,对隧道所在位置地下含水的强弱,泉点、暗河、岩溶洼地之间地下水相互关系,岩溶地下水的补给、径流、排泄条件,雨季、旱季岩溶洼地及隧道洞身地下水位测量等进行综合分析,以确定隧道所处分带。
研究结论:(1)岩溶地下水分带应根据岩溶发育情况采用综合手段开展,遵循遥感、地质测绘、物探、钻探、监测、测试等各项工作的程序,循序渐进,相互配合;(2)大方山隧道岩溶段落地下水可划分为季节交替带和水平循环带;(3)根据地下水分带结果结合水文地质单元及选用相应的计算方法预测隧道涌水量,对施工时涌水、突泥风险进行预判;(4)本研究成果可对岩溶地区隧道所处地下水分带、涌水量计算方法的选定以及水量预测提供指导作用。

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高速铁路隧道内噪声对乘车舒适性影响研究

张良涛

铁道工程学报. 2019, 36(6): 74-79.

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研究目的:高速铁路列车进入隧道时,隧道及列车内会增加混响声,影响乘车舒适度。目前,隧道内混响声大小及其对乘车舒适度影响程度、降噪措施及其效果还缺乏实测及深入理论研究。基于此,本文通过对隧道内外、列车内外噪声实测,对比分析隧道内混响声对乘车舒适性的影响;通过COMSOL软件仿真模拟隧道内敷设吸声材料的降噪效果及其对乘车舒适度的影响。
研究结论:(1)高速列车以180～300 km/h速度通过隧道区段时,列车内噪声为63～70.1 dB(A),较非隧道区段增加约4.6～6.7 dB(A);列车内噪声中低频显著,无明显峰值;(2)因隧道内混响声影响,隧道区段列车内正常交谈的距离为0.3～0.4 m,较非隧道区段缩短了0.3～1.0 m;(3)隧道内敷设吸声材料能有效降低噪声,其中隧道内满铺吸声材料隧道内噪声降低约18.1 dB(A),列车内噪声降低约6.3 dB(A),正常交谈的距离增加了约0.7 m,提高了乘车舒适性;(4)本研究成果可用于提高高速铁路隧道内旅客乘车舒适度。

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地铁车站与综合管廊结合设计研究

张景娥, 杨玉修, 高志宏, 张海, 邓保顺, 雒一帆

铁道工程学报. 2019, 36(6): 80-85.

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研究目的:轨道交通和综合管廊为城市基础设施和地下空间的重要组成部分,为提升城市综合品质及可持续发展,避免城市道路反复开挖、架空线网密集、管线事故频发等问题,从工程经济性、实施安全性、后期使用便利性的角度出发,研究轨道交通工程如何与城市综合管廊结合设计,合理利用地下空间资源,保障建设市政基础设施智慧化和绿色发展水平。
研究结论:(1)分析轨道交通与综合管廊建设特点及道路地下空间建设存在的问题,得出结合设计研究的意义;(2)西安幸福林带综合改造工程,从规划布局、道路改造优化、建设综合管廊、预留地铁路径和地下开发空间一体化方面进行研究,解决了地铁过街和地下管线的突出问题,提升了城市地面景观;(3)介绍管线入廊原则,规范了综合管廊建设技术标准;(4)总结出地铁车站与综合管廊结合设计的多种布局模式,对增强地下空间利用效率、提高城市综合承载能力具有参考价值。

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基坑开挖方式对轨道交通结构变形影响分析

江智鹏

铁道工程学报. 2019, 36(6): 86-90.

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研究目的:随着城市的不断发展,城市内地铁线路的建设越来越多,不可避免地会有大量基坑建设紧邻已建或在建的地铁车站或区间隧道,地铁深基坑的开挖工程对周边已有地铁建筑的相互影响也日益突出。本文以苏州轨道交通1号线星海街站为例,通过对车站两侧基坑的两种不同开挖工况进行数值计算,分析基坑对称开挖与非对称开挖对已有轨道交通的变形影响,拟获取不同开挖方式工况下对既有地铁车站结构变形影响的基本规律。
研究结论:(1)基坑开挖对地铁车站结构变形的影响主要体现在垂直地铁轴线方向的变形及竖向沉降;(2)相对于非对称开挖,基坑对称开挖对地铁车站结构的变形影响较小;(3)从对地铁车站结构变形影响最小化的角度来看,当具备对称开挖基坑条件时,建议采取两侧基坑同时开挖的方法;(4)本研究成果可为今后地铁安全评估提供参考。

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基于Autodesk及Bentley平台的地铁区间BIM技术应用研究

刘曹宇

铁道工程学报. 2019, 36(6): 91-96.

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研究目的:当前地铁工程的主流BIM设计及应用均局限于车站主体结构的范围内,而对于地铁区间结构的BIM设计尚无研究及应用成果。对于地铁区间的BIM设计尚存在是选择Autodesk平台还是Bentley平台作为BIM设计的工具这一难题。模型在不同软件间传递也总存在丢失构件及其信息的问题。本文以呼和浩特轨道交通1号线一期盾构区间BIM设计为背景,结合Autodesk平台及Bentley平台进行区间结构专业BIM设计,而后采用Navisworks软件与其他专业进行协同设计,以解决以上问题。
研究结论:(1)本次BIM设计首次建立了地铁区间的联络通道、疏散平台、区间风井模型,验证了各BIM软件综合应用、无需自主研发区间结构专业BIM插件即可解决区间结构专业BIM设计问题;(2)此次BIM设计验证了采用dwg、skp、dwfx作为中间格式,进行软件间的模型传递,不丢失构件及其信息;(3)此次BIM设计探索了一套盾构区间全专业BIM协同设计及应用的流程及方法,BIM软件生成的工程量是符合工程实际的,多专业协同设计的流程及方法是切实可行的。

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2019年, 第36卷, 第6期　
刊出日期：2019-06-15

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