铁道工程学报

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孙海富

铁道工程学报. 2020, 37(10): 1-5.

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研究目的:《高速铁路设计规范》自发布以来,对规范我国高速铁路建设起到了积极的作用。但随着技术的进步和国际市场竞争的需求,也对设计标准优化提出了新的要求。本文结合近年来我国高速铁路建设运营的实践经验和科研成果,对高速铁路设计标准进行了梳理分析,提出优化意见和建议,突出设计标准的经济性、国际性和智能性。
研究结论:(1)结合近年来高速铁路建设运营实践和科研成果,高速铁路设计标准具有一定的优化空间;(2)本次对高速铁路线间距、坡段长度、隧道净空有效面积、到发线有效长度、轨道类型选择、信号RBC控车数量等技术标准进行了优化;(3)高速铁路设计标准优化突出了经济性,体现国际化的特点和智能铁路的信息化技术;(4)本文研究可用于指导高速铁路设计和建设,对优化我国高速铁路设计标准、提升国际竞争力具有积极作用。

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齿轨铁路技术特点与应用展望研究

余浩伟, 章玉伟, 陈粒

铁道工程学报. 2020, 37(10): 6-10.

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研究目的:齿轨铁路是目前唯一可满足超大坡度需要的轨道交通制式,在国外已经有百余年的应用历史。本文在对齿轨铁路国外应用情况进行分析总结的基础上,研究其主要技术特点,并对齿轨铁路在中国未来的发展前景进行探讨。
研究结论:(1)齿轨铁路可适应的最大坡度一般不大于480‰,车辆最大运行速度一般不超过30 km/h,以Riggenbach、Abt、Strub三种齿轨系统应用最为广泛;(2)齿轨铁路具有适应地形能力强、载客量大、绿色环保、可实现与传统轮轨铁路的互联互通、齿轨地段速度低、运行噪声与线路状态密切相关、养护维修复杂等主要技术特点;(3)齿轨铁路主要可应用于登山铁路、景区内观光铁路、旅游专列、串联不同景区之间的交通线、城市交通枢纽与景区之间的连接线等旅游线路和山区铁路支线,对促进旅游开发以及西部山区经济社会发展具有重要的作用;(4)本研究成果可为齿轨铁路的规划、建设提供指导。

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既有高铁车站改建实施方案探讨

刘建光

铁道工程学报. 2020, 37(10): 11-15.

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研究目的:随着我国高铁网的不断扩充,出现了既有车站没有预留条件或突破原规划的接轨需求,采用无砟轨道的高铁车站有非封闭改造的要求。运营高铁车站无砟轨道及道岔的改建,需要封锁改建股道甚至停开部分动车,会引起运行图的调整,与正常运营部分需要物理隔离,运输、安全风险大。无论是新线引入还是运营老化,在“天窗”时间段对运营无砟轨道进行“破无砟”改造成为铁路建设者们必须攻克的难题。
研究结论:(1)既有高速铁路车站改造,有条件时优先采用封闭施工的有砟轨道、长枕埋入式无砟道岔改造方案;(2)高铁车站或区间无砟轨道在封闭施工、物理隔离前提下,土建、“四电”统筹实施,无砟轨道工程可按分步拆除、无砟道岔安装的步骤实施;(3)非封闭施工利用天窗时间完成路基、桥涵及四电工程,采用循环施工方法,通过采用轨道板和钢垫梁等相关措施,可实现无砟轨道施工、第二天白天慢速运行的目标,对工程材料、施工工艺是极大的考验;(4)本研究成果对其他运营高铁车站的改建具有借鉴意义。

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川藏铁路交通安全廊道综合勘察技术研究

黄勇

铁道工程学报. 2020, 37(10): 16-21.

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研究目的:川藏铁路昌都至林芝段位于印度板块与欧亚板块的挤压碰撞带,研究区海拔高、高差大、地形陡峻,常年冰雪覆盖,地形地质条件复杂,采用传统勘察手段,难度大、效率差、精度低。研究采用天空地多源综合勘察技术,可快速高效地查明影响和控制线路方案的地质因素,指导交通廊道的规划,同时为类似高原复杂艰险山区线状工程勘察提供借鉴。
研究结论:(1)以多源光学遥感为基础,结合GPS形变监测技术和深部大地电磁探测,构建了地壳稳定性安全廊道;(2)通过热红外遥感技术,快速圈定地表地热异常区,开展代表性钻探进行校核与验证,构建低温走廊;(3)利用多源、高分辨、三维光学遥感进行山地灾害安全廊道宏观规划;对河谷重要地段、重大不良地质体采用InSAR时序变形监测、无人机勘察进行局部优化;(4)采用天空地多源勘察技术手段,发挥不同方法技术优势,使用多种勘察方法组合,构建了川藏铁路交通安全廊道多源勘察技术体系;(5)本文所述交通廊道综合勘察技术体系在艰险复杂高原山区铁路、公路、输水隧洞等线状工程交通廊道规划、线路方案研究中有推广应用价值。

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缅甸木姐至皎漂铁路主要地质风险评估及控制

张雄文

铁道工程学报. 2020, 37(10): 22-25.

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研究目的:拟建缅甸木姐-皎漂铁路全长约868 km,场区受印度板块与欧亚板块碰撞的影响强烈,地形、地质条件复杂,地质灾害种类较多,在项目可行性研究阶段,需开展重大地质风险辨识和控制工作。本文对沿线工程地质特征进行分析,辨识评估该项目主要地质风险,在充分汲取中国西南山区铁路建设经验的基础上,提出地质风险控制要点。
研究结论:(1)木姐-皎漂铁路沿线工程地质以“地形起伏、地面高差变化大,地层岩性分区明显,新构造运动活跃,地震频发”为主要特征;(2)主要地质风险源有:活动性断裂及高烈度地震,斜坡变形及泥石流,岩溶,高地应力,膨胀土、软土,地下温(热)泉等;(3)极高地质灾害风险以规避为原则,中度至高度地质风险应优化线路方案或采取措施降低风险至可接受范围;(4)本研究成果对泛亚铁路西通道及缅甸国家铁路网规划实施方案,在工程减灾选线和风险管控方面有实际参考应用价值。

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反射波法检测桥梁灌注桩的桩底特征研究

常聚友, 汪文强, 杨文杰, 刘德伟, 谭屹, 龚兴耀

铁道工程学报. 2020, 37(10): 26-31.

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研究目的:我国南方在建的某高速铁路桥梁灌注桩,其桩身完整性检测采用反射波法,按《铁路工程基桩检测技术规程》(TB 10218—2019)4.4.5条文说明:柱桩(端承桩)桩底反射波与入射波反相位,摩擦桩桩底反射波与入射波正相位;而现场所测嵌岩桩桩底反射波与入射波有反相位也有正相位、摩擦桩桩底反射波与入射波有正相位也有反相位,由此对其桩底特征进行研究。　
研究结论:(1)灌注桩施工应严格按端承桩桩底沉渣厚度不大于50 mm、摩擦桩桩底沉渣厚度不大于200 mm实施;(2)用抗压强度P替代波阻抗ρVA进行分析,当桩体抗压强度P₁大于桩底岩土抗压强度P₂,其桩底反射波曲线呈正向特征,反之呈反向特征;(3)嵌岩桩采用冲击法施工,桩底直径不变;摩擦桩采用反循环法或正循环法施工,桩底直径变扩;(4)冲击法施工的桩长不变,反循环法和正循环法施工的桩长要超长1.5 m;(5)灌注桩反射波速与钻芯芯样反射波速一致;(6)本研究成果可为铁路、公路等领域桥梁灌注桩的桩底特征研究提供参考。

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基于水保验收的铁路水保措施设计回顾研究

杜蓓

铁道工程学报. 2020, 37(10): 32-36.

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研究目的:水土保持措施设计的完善、可行是铁路建设项目水土保持验收顺利通过的基础。近年来随着水利部新颁建设项目水土保持竣工验收及水土保持技术标准等新的法律法规出台,迫切需要对铁路建设项目设计阶段各项水土保持措施设计进行回顾研究,以适应新形势下的铁路水土保持技术工作要求。本文在大量分析已通过水保验收和正在进行水保验收的铁路建设项目基础上,对各设计阶段的水土保持措施设计进行系统总结,细化铁路水土保持设计各专业接口,为铁路建设项目水土保持设计工作提供借鉴。
研究结论:(1)铁路选线工作中应高度重视水土保持制约性因素,满足对主体工程的限制性规定;(2)应坚持依法、科学、合理、节约用地的原则,合理设置永久用地,减少临时用地;(3)应加大土石方调配力度,科学规划施工时序,减少取弃土渣场的设置;(4)严格落实水土保持方案及其批复,做好各项水土保持措施布设;(5)本文对铁路建设项目的水土保持设计工作具有借鉴和指导意义。

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12‰坡道上铺设42号道岔的理论研究与工程应用

刘伟, 刘春明

铁道工程学报. 2020, 37(10): 37-42.

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研究目的:目前,超过6‰大坡道地段国内外都采用铺设小型号道岔,需要限制很低的侧向速度通过道岔区域,近年来随着我国高速铁路的不断发展,旅客对高铁的安全性、舒适性及时间性都有了更高的要求,综合考虑地形、投资、环保、速度等多方面因素,对42号道岔设置在坡度超过6‰或者更大坡度上提出新需求,但目前国内外尚无大坡道地段大型号道岔铺设、维护及运营管理的经验。本文以赤峰至京沈高铁喀左站铁路为工程背景,对相关工况下12‰坡道上铺设42号道岔的结构安全性进行论证研究,以指导工程应用。
研究结论:(1)升温工况下的钢轨强度、道岔可动部分纵向位移、限位器、间隔铁螺栓剪力、无缝道岔等稳定性检算满足规范要求;(2)制(启)动工况下的钢轨强度等道岔稳定性检算满足规范要求;(3)最大升温工况与最不利制(启)动工况下的钢轨强度等道岔稳定性检算满足规范要求;(4)在现有资料和规范规定计算条件下,在12‰坡道上铺设42号有砟无缝道岔钢轨强度、道岔可动心部分位移等各项指标均未超过规范容许值,可以在此坡道上铺设42号无缝道岔;(5)本研究结论对山区高速铁路的建设具有指导意义。

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轨道板端翘曲变形对行车动力特性影响研究

秦永平, 任西冲

铁道工程学报. 2020, 37(10): 43-48.

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研究目的:结合现场某大跨度桥上工点CRTSⅢ型轨道板端翘曲变形监测结果,本文建立可考虑板端翘曲变形以及无砟轨道各结构层非线性接触关系的列车-无砟轨道三维有限元耦合动力分析模型,研究板端不同程度的翘曲变形对系统动力特性的影响。
研究结论:(1)现场轨道板端的最大翘曲位移量能达到1.87 mm,板端的翘曲位移明显高于板中,板端翘曲变形量随着时间大致呈周期性变化,轨道板端翘曲变形带动钢轨发生上拱变形,表现出一定的跟随性;(2)在规范规定的负温度梯度荷载作用下,系统各项动力指标满足行车安全要求;(3)当板端第一个扣件位置翘曲量超过2.9 mm时,轮重减载率将达到限值,建议对轨道结构采取相应加固措施,防止对行车安全性造成影响;(4)本研究结果可为CRTSⅢ型板式无砟轨道养护维修及行车安全提供指导。

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中美轨枕设计方法对比与分析

田春香, 王平, 熊维, 莫宏愿

铁道工程学报. 2020, 37(10): 49-53.

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研究目的:基于中美轨枕的设计方法,根据确定的外形尺寸和配筋,本文以1 676 mm宽轨距轨枕为例,介绍中美轨枕结构设计方法的差异并对其进行分析,主要包括轨枕的设计荷载、轨枕截面承载力、轨枕截面的疲劳承载力及静载抗裂试验和疲劳试验荷载的确定。
研究结论:(1)整体上中美轨枕设计方法均遵循各自的设计经验,满足各自的运输条件和需求;(2)由于结构设计理论及材料取值不同,按国内方法和AREMA计算得出的轨枕设计荷载及轨枕截面承载力弯矩值差异较大;(3)中美规范都以混凝土开裂为基础确定轨枕静载试验荷载;(4)同一荷载图示下,按照中国规范设计轨枕的承载能力可达到美国标准的使用要求;(5)本文研究可为海外铁路混凝土枕的设计提供参考。

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地层差异对轨道减振效果影响测试分析

姜博龙, 刘冀钊, 何宾, 王少林, 胡文林

铁道工程学报. 2020, 37(10): 54-59.

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研究目的:针对目前减振轨道减振效果现场测试评价中忽略地层因素影响的研究现状,本文通过现场测试量化地层差异对轨道减振效果评价的影响,提出具有显著影响的地层因素及规律,明确不同地层参照断面选取对测试结果的影响程度。
研究结论:(1)本测试研究结果表明选取不同断面测试分析隧道壁对比损失时,地层差异能引起隧道壁分频振级对比损失结果最大相差10 dB以上,Z振级对比损失结果相差4 dB以上;(2)隧道壁壁后地层剪切波速和波阻抗对隧道壁对比损失影响较大,土体波阻抗为1.5~2倍关系时,隧道壁对比损失最大Z振级差值可超过3 dB;(3)地层剪切波速随深度增加时,对比工况埋深越浅,测试得到的隧道壁对比损失越大,获得的减振效果越好;(4)本研究成果可为减振轨道设计、工后评价提供参考和指导。

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高烈度震区高速铁路斜拉桥关键技术研究

李恩良

铁道工程学报. 2020, 37(10): 60-65.

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研究目的:目前国内8度以上高烈度震区高速铁路斜拉桥尚无建成的案例,包银铁路乌海黄河斜拉桥地震烈度为8度,设计、罕遇地震动峰值加速度分别高达0.222g、0.446g,是国内目前设计地震烈度最高的铁路斜拉桥,因此有必要以该桥为工程背景对高烈度震区高速铁路斜拉桥的关键设计参数、主梁梁型及构造、抗震措施及原则等关键技术进行研究,以期为同类桥梁的建设和发展提供参考。
研究结论:(1)以多座铁路斜拉桥关键参数的取值规律研究为基础,合理确定了背景桥梁的挠跨比、梁高、索间距、有效塔高等多项关键技术参数;(2)混合主梁方案减轻了梁重,能够兼顾刚度、变形、抗震、施工、经济性等多项指标,是高烈度震区斜拉桥主梁的良好选择;(3)将钢混结合段设置于次边跨跨中,能够降低主梁及钢混结合段的设计难度,同时有利于主桥整体的抗震设计;(4)支座横向剪力销的剪断时刻采用多遇地震时刻,提前释放了梁部传递的剪力和弯矩,降低了支座及下部结构的设计难度;(5)本研究成果可应用于高烈度震区的斜拉桥设计。

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套轨板式无砟轨道钢桁梁设计研究

孙大斌

铁道工程学报. 2020, 37(10): 66-70.

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研究目的:本文以中俄同江黑龙江铁路特大桥108 m和144 m套轨板式无砟轨道钢桁梁桥为例,对其结构设计进行详细介绍,并与有砟轨道钢桁梁进行对比分析,为无砟轨道钢桁梁的推广应用提供参考。
研究结论:(1)无砟轨道板可与钢桁梁桥面系通过高强度螺栓快速、可靠连接,适用性较强;(2)无砟轨道钢桁梁设计满足中、俄两国规范的要求;(3)与有砟轨道钢桁梁相比,无砟轨道钢桁梁刚度偏弱,但用钢量明显降低,跨度108 m和144 m的无砟轨道钢桁梁用钢量分别减少31.8%、33.3%,具有显著的经济效益,并且轨道板可预制生产,具有明显的质量和工期优势;(4)车‐线‐桥耦合动力仿真分析计算结果表明,套轨板式无砟轨道钢桁梁各项计算指标均满足要求,但在高速铁路中推广应用还得进一步研究。

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钢桁加劲PC箱梁在高铁斜拉桥中的应用研究

康炜

铁道工程学报. 2020, 37(10): 71-77.

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研究目的:针对大跨混凝土梁及钢梁斜拉桥的不足,结合西安至十堰铁路汉江特大桥,本文主要研究钢桁加劲PC箱梁斜拉桥的受力特点,分析各主要受力构件的刚度贡献,与混合梁斜拉桥比较优缺点,并深入分析工后徐变,最后探讨该桥型在温度荷载下主梁的挠曲变形和行车平顺性。
研究结论:(1)钢桁加劲PC箱梁斜拉桥具有良好的静、动力性能,能够充分发挥各主要受力构件的作用;(2)相比混合梁斜拉桥方案,钢桁加劲PC箱梁斜拉桥方案有更好的刚度和经济性;(3)通过一些工程措施可有效解决其工后徐变较大的技术难题;且行车舒适性“优”,动力性能良好;(4)钢桁加劲PC箱梁斜拉桥是一种非常具有竞争力的高铁大跨桥式结构,综合性能优异,同时也能为大跨铁路桥梁铺设无砟轨道提供新的解决方案。

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大跨度斜拉桥上铺设无砟轨道工程实践

李的平, 文望青, 严爱国, 王斌, 张政

铁道工程学报. 2020, 37(10): 78-82.

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研究目的:昌赣高铁赣州赣江特大桥主桥为主跨300 m组合梁斜拉桥,桥上铺设CRTSⅢ型板式无砟轨道,是国内首座铺设无砟轨道的高速铁路大跨度斜拉桥。斜拉桥是柔性结构,在桥面荷载及风力、温度等作用下会产生较大变形,影响无砟轨道铺设精度。需要解决桥上CPⅢ控制网测量的精度问题,并在无砟轨道施工过程中采取精准控制措施,确保成桥后的无砟轨道线形满足要求。
研究结论:(1)考虑环境因素影响,优化赣江桥上CPⅢ控制网的测设方案,建立各个CPⅢ控制点在桥轴坐标系下三维坐标的实时改正模型,测量精度满足要求;(2)提出了桥上无砟轨道施工线形控制措施:无砟轨道施工前,通过在桥面预加载获取桥梁真实刚度,并考虑实时温度的影响,得到桥梁的准确线形,通过调整斜拉索索力及利用无砟轨道结构的调整范围逐级修正无砟轨道施工线形;(3)无砟轨道铺设完成后,实测线形与理论线形偏差范围在-10～4 mm之间,满足轨道精调要求;(4)本研究成果可为大跨度桥上无砟轨道的铺设提供参考。

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深埋小净距隧道围岩压力代表值探讨

肖明清, 徐晨

铁道工程学报. 2020, 37(10): 83-89.

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研究目的:深埋小净距隧道围岩压力计算方法一直是隧道设计的难点问题,本文采用单洞隧道围岩压力代表值的思路和计算方法,研究深埋小净距隧道围岩压力大小与分布规律,为完善小净距隧道支护结构设计提供参考。
研究结论:(1)提出了围岩压力全寿命周期演变规律,将隧道围岩压力从施工至破坏分为施工阶段、服役阶段、破坏阶段、破坏后阶段4个阶段,据此得出了采用塌落拱理论和普氏理论计算围岩压力的不合理性在于:该理论得出的是破坏后阶段的塌方高度,而该阶段的支护结构已不存在,因而采用该阶段的塌方高度作为围岩压力对于结构设计而言已无意义;(2)将最小支护力p_imin与围岩压力代表值的思路和计算方法引入至深埋小净距隧道围岩压力计算,结果表明小净距隧道围岩压力代表值的大小、分布形态与净距、埋深等因素密切相关,共有3种形态,即内外侧相当、外侧大于内侧、内侧大于外侧;(3)提出了小净距隧道内侧侧压力系数计算方法,得出了内侧侧压力系数不大于外侧的结论。

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超大深基坑开挖对临近地铁隧道影响分析

陈辉

铁道工程学报. 2020, 37(10): 90-95.

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研究目的:临近既有运营地铁区间隧道的超大深基坑施工时,除保障基坑自身安全外,同时应重点控制深基坑施工过程中坑外土体的变形,确保地铁隧道的安全和正常使用。本文以郑州地区某临近地铁隧道的超大深基坑为例,采用坑中坑顺逆结合的设计方案,结合施工全周期的各项监测数据,研究顺逆结合超大深基坑对称开挖对既有运营地铁区间隧道的影响。
研究结论:(1)对于紧邻运营隧道的超大基坑,可采用坑中坑顺逆结合设计方案,该设计方案可作为超大深基坑设计和施工及类似相关地下工程的参考;(2)隧道两侧基坑开挖时应分区跳仓施工,减少对既有隧道的影响;(3)基坑施工过程中对临近既有隧道的影响表现为各个方向变形的综合效应,即区间隧道会随着土体向基坑方向有一定程度的水平移动,会随着临近超大深基坑的开挖呈现整体上浮,并表现为横长竖短的椭圆压缩状态;(4)基坑施工时,除了控制隧道水平变形外,同时应重点关注隧道竖向变形和水平收敛变形,施工过程中应动态监测隧道的变形,并及时将监测值反馈并指导施工。

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临空面辅助滚刀破岩的数值模拟研究

汪珂

铁道工程学报. 2020, 37(10): 96-102.

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研究目的:TBM掘进硬岩地质时,常会遇到破岩效率低、掘进速度慢、刀具消耗大等问题,基于临空面辅助破岩机理的多级TBM刀盘,是一种解决以上问题的有效手段。针对临空面条件下的TBM滚刀破岩机理问题,本文使用颗粒簇离散元方法开展临空面辅助滚刀破岩的数值模拟研究,旨在深入探究多级TBM刀盘的破岩机理,为多级TBM刀盘设计提供理论依据。
研究结论:(1)岩体主裂纹是受密实核的压实和载荷传递的驱使而生长,侧向裂纹是在密实核破坏和膨胀效应的驱使下而生长;(2)针对岩石破碎模式的分析,发现了临空面高度和间距的两个临界值,建议均在第二个临界值附近选取高度和间距的设计值;(3)针对破岩载荷与比能的分析,发现法向力峰值和斜率主要受临空面间距的影响,而贯入比能主要受破岩模式和临空面高度的影响;(4)滚刀破岩载荷随着临空面间距的增大而迅速增大,滚刀破岩比能主要受临空面高度和岩石破碎模式的影响;(5)本研究结果可为临空面和多级TBM刀盘结构的设计提供依据。

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2020年, 第37卷, 第10期　
刊出日期：2020-10-15

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