铁道工程学报

Select

冷伍明, 魏广帅, 聂如松, 魏丽敏, 董俊利

铁道工程学报. 2020, 37(5): 1-6.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：螺纹桩是一种新型异型桩,具有高效、环保、经济的优点。但目前对螺纹桩承载机理尚无准确的认识,因此本文通过模型试验和数值模拟,对比分析螺纹桩和直桩竖向承载性状的不同,研究螺纹桩桩身轴力及桩侧摩阻力分布规律,分析桩顶荷载作用下桩身与桩周土体的变形规律,揭示螺纹桩竖向承载机理,并讨论螺纹结构参数对螺纹桩承载力的影响。
研究结论：(1)竖向荷载作用下长径比为12的直桩和螺纹桩分别表现为摩擦端承桩和端承摩擦桩的承载特性;(2)螺纹桩极限承载力和桩身材料利用率都明显优于直桩;(3)螺纹结构参数中,螺距和螺纹宽度是影响螺纹桩承载力的主要因素,螺纹厚度对承载力影响很小;(4)螺纹桩桩侧承载力主要由桩周土体的剪切力提供,存在最优螺距使螺纹桩桩周土体抗剪强度发挥程度最大,极限承载力最大;(5)实际工程中,过大的螺纹宽度或过小的螺纹厚度会引起螺纹强度不足,并加大施工难度,因此,设计时要兼顾承载力、螺纹强度、施工难度及工程成本;(6)本研究成果可为螺纹桩地基或路基处理工程提供有用参考。

Select

米轨混凝土枕道床横向阻力离散元数值模拟

韦凯, 尤睿, 马宏辉, 韩义涛, 王平

铁道工程学报. 2020, 37(5): 7-11.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：为分析米轨混凝土枕有砟道床横向阻力变化特征,本文首先通过圆筒堆底试验与离散元模拟对道砟的摩擦系数进行标定,然后采用离散元法研究匀速推动轨枕和变速推动轨枕两种情况下米轨道床横向阻力特性,同时用单根轨枕测试法开展米轨道床横向阻力试验以验证离散元模型的正确性,最后利用离散元模型探究道砟堆高和道床肩宽对米轨混凝土枕有砟道床横向阻力的影响。
研究结论：(1)通过圆筒堆底试验与离散元模拟发现,道砟颗粒摩擦系数取0.63时与试验结果相吻合;(2)与匀速推动轨枕相比,变速推动轨枕得到的道床横向阻力仿真值与实测值更吻合,因此变速推轨枕得到的道床横向阻力的仿真精度更高;(3)米轨混凝土枕有砟道床横向阻力随着砟肩堆高的增加而增大,砟肩堆高150 mm能显著提高米轨混凝土枕有砟道床横向阻力;(4)随着道床肩宽的增加,米轨混凝土枕有砟道床横向阻力不断增大,当道床肩宽在400~500 mm之间时对道床横向阻力的提高最经济有效;(5)本研究成果可为米轨铁路无缝线路设计理论和米轨铁路有砟道床设计理论提供参考。

Select

低温环境下常规阻力扣件纵向阻力变化规律

曾志平, 王迪, 郭无极, 林志华, 王卫东

铁道工程学报. 2020, 37(5): 12-17.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：目前,扣件在低温环境下的纵向力学性能鲜有研究。基于此,本文在冬季低温条件下进行WJ-8型常规阻力扣件不同扭矩以及竖向荷载下扣件纵向阻力与位移试验,从而得到扣件纵向阻力与扭矩和竖向荷载之间的关系。
研究结论：(1)WJ-8型常规阻力扣件在冬季低温环境下,扭矩及竖向荷载对扣件纵向阻力均有影响,且竖向荷载作用的影响较扭矩更为明显;(2)不同扭矩下扣件的纵向滑移阻力与竖向荷载基本呈线性关系,不同竖向荷载下扣件的纵向滑移阻力与扭矩也基本呈线性关系;(3)有载和无载状况下,扣件系统的滑移摩擦系数变化较大,无载状况下扣件的滑移摩擦系数为0.47,竖向荷载60 kN作用时达到了0.52,常规阻力扣件在同一竖向荷载作用下,滑移摩擦系数随扭矩的增大而减小,有载状况下随竖向荷载的增大逐渐趋于稳定;(4)本研究成果对验证和完善无缝线路扣件纵向阻力取值计算理论具有参考价值。

Select

高铁钢桁拱的桥面疲劳细节与受力特性研究

蔺鹏臻, 何志刚

铁道工程学报. 2020, 37(5): 18-22.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：为研究高速铁路大跨连续钢桁梁柔性拱桥正交异性钢桥面板疲劳细节的局部受力,本文以银西高铁银川机场黄河特大桥为背景,建立横梁弧形切口以及U肋与顶板连接焊缝两处疲劳细节的精细化有限元模型,分析列车移动荷载作用下疲劳细节处的应力分布,并对比分析不同弧形切口形状和横梁腹板厚度对疲劳细节局部应力的影响规律。
研究结论：(1)正交异性钢桥面的U肋-横梁位置的弧形切口处在移动活载下容易出现应力集中,且弧形切口起始处与弧形切口自由边所对应的最不利活载位置不同,在轨枕横向两侧端部下方的横梁弧形切口起始处以及弧形切口自由边容易出现最大主应力;(2)横梁板厚对弧形切口自由边的主压应力影响最大,且随板厚增大该处主压应力减小,对本工程当板厚由16 mm增加至20 mm时,主压应力减小幅度超过20%;(3)不同弧形切口形状对疲劳细节的局部应力也有较大影响,与原设计切口形状相比,日本设计规范所推荐切口形状的主应力极值最小;(4)为提高正交异性钢桥面板的疲劳特性,对U肋-横梁疲劳细节进行局部构造优化是必要的,研究成果对同类型结构的优化设计具有理论指导意义。

Select

高速铁路连续梁柔性拱桥拱梁结合部受力分析

马坤全, 郭玉坤

铁道工程学报. 2020, 37(5): 23-29.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：连续梁拱组合体系桥拱肋与主梁固结,依靠主梁内配置的预应力束来平衡拱的水平推力,拱脚是拱梁组合桥的关键部位,其受力性能对全桥承载能力和跨越能力至关重要;拱脚为钢管混凝土拱肋向混凝土主梁的过渡段,局部构造非常复杂,为了给拱脚节点处的构造设计提供理论依据和合理方案,有必要在桥梁整体分析的基础上,建立拱梁结合部精细化有限元计算模型,精确分析其受力状态和传力机理。
研究结论：(1)拱梁结合部主梁和拱脚混凝土、拱肋钢管和拱肋内灌注混凝土等构件应力均在规范给定的限值内,结构安全可靠;(2)拱梁结合部应力集中区域主要分布在0号和1号节段连接截面,该处拱脚和主梁均存在较大的主压应力;拱脚与主梁间宜采用圆弧过渡等平滑连接构造,以减小应力集中,使混凝土受力更为均匀;(3)应确保拱肋与主梁、拱肋与拱脚混凝土之间共同作用良好,并保证拱梁结合部位受力的整体性;(4)本研究结果可供大跨度连续梁拱桥的设计和施工参考。

Select

承台-桩-土作用下铁路桥梁桩基础地震反应

张永亮, 徐瑾, 刘聪聪, 陈兴冲

铁道工程学报. 2020, 37(5): 30-35.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：低桩承台桩基础是铁路桥梁广泛采用的基础形式,考虑承台-桩-土相互作用效应,对其进行精细化地震反应分析意义重大。以32 m铁路简支梁桥为研究对象,建立考虑承台-桩-土相互作用效应的单墩抗震计算模型,采用反应谱法研究承台侧向土埋深及桩侧土m值取值对桥梁动力特性及桩基础地震反应的影响规律。
研究结论：(1)承台侧向土埋深对桩顶位移及桩顶剪力影响显著,增加埋深,能有效降低桩顶剪切破坏震害的发生;(2)承台侧向土埋深对桩身弯矩的大小及分布规律影响显著,随着埋深减小,横向激励下桩身弯矩最值可能同时出现在两个部位,而纵向激励下桩身弯矩最值仅出现在某一个部位;(3)同一种土层,m值取值不同,对桩顶位移及桩顶弯矩影响显著;(4)本研究成果可应用于铁路桥梁桩基础的抗震设计。

Select

高速铁路大跨度混凝土简支箱梁动力特性分析

班新林

铁道工程学报. 2020, 37(5): 36-41.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：我国高速铁路桥梁以跨度32 m预应力混凝土简支箱梁桥为主,对于下部基础费用占比大的桥梁区段,采用大跨度简支梁可以显著降低工程费用,高速铁路大跨度简支梁是一个重要的研究方向,其在列车作用下的动力特性是设计需要考虑的关键因素。本文利用移动荷载列计算方法,分析车桥共振条件,提出不同跨度混凝土简支梁的方案设计,分析列车作用下大跨度简支梁的动力特性,为确定高速铁路大跨度简支梁的合理跨度提供支撑。
研究结论：(1)共振速度与简支梁自振频率和车长相关;车长d与跨度L的比值是简支梁桥车桥共振的关键影响因素;(2)大跨度简支梁设计中,静活载作用下的梁端转角限值决定了简支梁的最小梁高;(3)当跨度逐渐接近动车组车长的2倍时,简支梁的动力系数和跨中加速度也逐渐增加;有限元分析的车桥共振现象与公式分析的结论基本一致;(4)本研究成果可指导高速铁路大跨度简支梁的工程设计。

Select

基于改进TOPSIS法研究隧道施工时空效应

吴波, 路明, 吴昱芳, 蒙国往, 黄惟

铁道工程学报. 2020, 37(5): 42-46.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：在软弱围岩大断面隧道施工时,工序转换时间长,隧道收敛变形大,地表沉降难以控制,施工风险极大,因此十分有必要对隧道施工的时空效应进行研究。本文以北京地铁17号线天通苑站为背景,对支护的施作和拆除时机以及拆撑方法等影响隧道施工时空效应的因素进行探讨,并得出最优施工方案。
研究结论：(1)支撑暴露时间对隧道施工时空效应的影响最大,临时支撑拆撑方案和拆撑时间对隧道施工时空效应的影响居中,二衬施作时间对隧道施工时空效应的影响最小;(2)施工监测地表沉降最大值为-25.1 mm,比摩尔库仑本构模拟结果大5.9%,比复合伯格斯本构大1.5%,但小于规范规定的30 mm,满足要求;(3)本文预测模型能在短时间内准确选出最优施工方案,并通过实际工程验证了本文方法的先进性,故本文方法也有可能为其他复杂工程方案比选提供借鉴。

Select

新建隧道双侧近接既有隧道施工风险评价研究

王志杰, 李振, 蒋新政, 曾青, 王哲, 唐力, 李金宜, 蔡李斌

铁道工程学报. 2020, 37(5): 47-53.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：浦梅铁路新建隧道双侧近接既有浅埋偏压隧道工程的不良地质问题突出,近接形式独特,施工风险影响因素复杂多样。为合理评价近接既有隧道工程的施工风险,本文对经典可拓法进行改进,提出专门针对新建隧道双侧近接既有隧道工程的施工风险评价模型,并以浦梅铁路双侧近接段作为算例进行验证。
研究结论：(1)在经典可拓法的基础上引入层次分析法进行权重计算,并通过距离函数确定评价指标的综合权重,可提高评估结果的合理性;(2)建立了完整的新建隧道双侧近接既有隧道施工风险评价模型,构建了对应的风险评价指标体系,通过关联函数和综合权重实现施工风险等级评定;(3)利用建立的评价模型对浦梅铁路双侧近接工程实例进行风险评价,得出其施工风险等级为3.4级,属于“高度风险”偏向“极高风险”;(4)本研究结果可为新建隧道双侧近接既有隧道风险评价提供借鉴。

Select

平面波作用下饱和土马蹄形隧道动力响应分析

常建梅, 尹荣玉, 王新超

铁道工程学报. 2020, 37(5): 54-58.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：我国地处地震活跃带,在深埋和沿海等富水地区,马蹄形断面的隧道分布广泛,然而在理论解析研究方面,有关马蹄形隧道动力响应的研究还比较少。饱和土体介质的模拟以及非圆形隧道断面映射精度等是问题的主要难点。因此,本文基于Biot饱和多孔介质动力学理论,引入保角变换和波函数展开法,采用复变函数解法得出富水地区开挖马蹄形隧道在平面波作用下的应力与位移解析解,分析动应力响应影响因素。
研究结论：(1)透水和不透水边界下,隧道的动力响应差别较大,透水情况下的最大动应力集中系数远大于不透水情况,隧道穿越富水地区时,开挖后需立即采取防水封闭措施;(2)动应力响应和孔压响应受入射频率影响较大,随孔隙率和渗透参数的增大,孔压响应增大,可见采用饱和土多孔介质模拟富水地区隧道围岩动力响应更接近实际情况;(3)本文为马蹄形隧道动力响应的求解提出了一种快速、准确的计算方法,可克服数值计算中网格划分造成的计算慢、精度低等问题,可为抗震设计提供一种理论依据。

Select

铁路特长隧道紧急救援站选址方案研究

吕红霞, 彭小倩, 徐禾颖, 张杰

铁道工程学报. 2020, 37(5): 59-64.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：铁路隧道具有可视性差、空间相对封闭、方向感混乱等特点,直接影响铁路运输安全。紧急救援站是设置在隧道内或隧道口,满足着火列车停靠、人员疏散及救援的站点。目前针对紧急救援站的选址研究中,相邻紧急救援站最大设置距离均以20 km为依据,而没有根据线路实际情况分析不同线路相邻救援站设置距离范围,为了更加合理地建设隧道紧急救援站,需对其设置距离范围与选址方案进行研究。
研究结论：(1)铁路隧道相邻紧急救援站最大设置距离与线路类型、列车型号及人员疏散时间等因素相关;(2)实际设置救援站备用地点时,应以相邻救援站设置距离为评价目标,综合考虑场地建设可行性、场地建设成本等相关因素;(3)本文研究可为铁路特长隧道紧急救援站选址提供理论依据。

Select

隧道上覆压力对中岩柱稳定性的影响研究

陈涛, 刘宁, 陈凯, 卫军, 赵柏文

铁道工程学报. 2020, 37(5): 65-69.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：山地城区复杂周边环境对地铁车站修建有潜在较大施工风险。针对超大断面地铁车站暗挖隧道的施工规范与技术设计,目前尚无确切的标准可循。基于此,提出一种采用预留中岩柱的施工工法,其中岩柱的承载能力与隧道埋深及中岩柱宽度有着密切的关系。为研究隧道上覆压力对隧道中岩柱的稳定性影响,本文通过对不同埋深下的中岩柱稳定性进行数值研究,揭示上覆压力为主控因素的隧道变形破坏机制。
研究结论：(1)埋置深度从1至1.5倍隧道高度范围内时,中岩柱的塑性应变随着埋深的增加而增加,并且塑性应变的增加幅度也随着埋深的线性增加;(2)在埋深为1.5倍隧道高度以后,中岩柱的塑性应变随着埋深增大而非线性增大,中岩柱应力集中区域出现在中部,并呈现由中部两侧向四周扩散现象;(3)考虑了上覆压力的影响,隧道预留中岩柱的方法与加固措施能有效运用到复杂环境的地铁隧道施工中。

Select

海底隧道纤维混凝土力学性能发展研究

汪小庆, 刘明辉, 杨松林, 贾思毅, 李杭轩, 王雪艳, 刘萱

铁道工程学报. 2020, 37(5): 70-73.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：海底大直径隧道管片结构对混凝土的抗裂性提出了较高的要求,采用纤维混凝土能够有效解决这一问题。本文对纤维混凝土在不同养护龄期下的抗压强度以及弹性模量进行试验研究,分析不同聚丙烯纤维及钢纤维掺量对混凝土抗压强度以及弹性模量随龄期发展的影响规律,研究纤维掺量对混凝土力学性能的影响,并利用扫描电镜对聚丙烯纤维混凝土进行观测,从微观角度分析纤维与混凝土的作用机理。
研究结论：(1)钢纤维对混凝土强度有提高作用,2%钢纤维掺量的混凝土试件抗压强度要明显高于其他组的试验结果,纤维混凝土的强度离散性高于普通混凝土;(2)纤维可明显提高混凝土的弹性模量,2%钢纤维掺量的混凝土试件弹性模量最高,2 kg聚丙烯纤维掺量的混凝土28 d弹性模量较3 d提升幅度最大;(3)微观试验表明,聚丙烯纤维表面较为光滑,与混凝土基体结合性能较差,是聚丙烯纤维混凝土强度较低的原因之一;(4)本研究成果可为海底隧道混凝土管片设计提供指导。

Select

粉质黏土地层隧道盾构施工渣土改良剂试验

王明胜, 路军富, 罗奥雷

铁道工程学报. 2020, 37(5): 74-79.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：盾构掘进过程中,渣土的流动性、止水性、流塑性是盾构掘进效率及盾构机使用寿命影响的主要影响指标,因此对不同地层渣土性质的改良以满足施工要求极其重要。本文针对成都地区粉质黏土地层盾构施工,研发适用于粉质黏土地层专用渣土改良剂分散型泡沫剂。通过室内对渣土容重、流动度、黏附性等的测定,筛选出最好的改良剂配方。对成都地铁7号线盾构区间强风化泥岩地层渣土进行改良试验,分析不同泡沫剂对现场盾构掘进参数、泡沫消泡量、渣土性状的影响。
研究结论：(1)通过配比试验及发泡效果检测,得到了多组泡沫稳定性和同类产品性能相当甚至更优的基准泡沫剂,泡沫半衰期在20 min左右,5 min消泡率在3%以内,完全满足盾构施工要求5 min内消泡不大于5%的指标;(2)针对粉质黏土地层特点,研制了分散型泡沫剂S53- JSSA-6(DCA),通过室内渣土改良试验,验证了其对粉质黏土的改良效果,加入分散型泡沫剂后较大程度地降低了粉质黏土的黏附性,可降低盾构在粉质黏土地层的结泥饼风险;(3)分散型泡沫剂DCA在强风化泥岩地层的应用试验表明,分散型泡沫剂的产品性能能达到巴斯夫同类泡沫剂,完全满足现场强风化泥岩地层的盾构施工要求;(4)本试验结果可为粉质黏土地层盾构隧道施工渣土改良研究问题提供参考。

Select

下穿砂土地层掌子面盾构推力大小的极限分析

傅鹤林, 邓皇适, 黄震, 曹欣怡, 赵运亚

铁道工程学报. 2020, 37(5): 80-86.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：确定掌子面推力大小是保障周边土体稳定的重要前提,在下穿既有隧道工程中更为关键。基于极限平衡法和筒仓理论,考虑既有隧道的荷载作用,推导砂土地层中下穿既有隧道工况下掌子面盾构推力计算公式,通过数值模拟和实际工程验证公式的正确性。在此基础上讨论考虑既有线和不考虑既有线两种计算方式的适用性,最后分析土体内摩擦角、两线距离及覆土厚度等参数对掌子面极限推力的影响。
研究结论：(1)筒仓理论适用于下穿既有线工程掌子面极限推力计算,推导所得公式计算结果更精确;(2)砂土地层中盾构下穿既有隧道时,掌子面盾构极限推力随着与既有隧道间距、覆土厚度增加而增大,随着土体内摩擦角增大而减小;(3)本研究成果为新建隧道盾构安全下穿既有隧道工程提供理论参考。

Select

地铁盾构掘进安全影响因素及事故致因模型

陈辉华, 李瑚均, 户晓栋

铁道工程学报. 2020, 37(5): 87-92.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：近年来地铁盾构施工安全事故逐渐增多,给国家、行业、企业和个人带来严重损失。为预防地铁盾构掘进施工安全事故,本文基于“人-机-环境”系统工程方法构建地铁盾构掘进安全影响因素分析框架,综合运用文献分析、案例分析和专家访谈等方法系统识别安全关键影响因素;应用DEMATEL-ISM方法剖析因素间影响关系,构建地铁盾构掘进安全事故致因模型;选用HF盾构区间开展案例研究,验证事故致因模型的适用性。
研究结论：(1)地铁盾构掘进安全影响因素可系统识别为人员类、机械设备类和环境类等安全影响因素;(2)地铁盾构掘进安全事故致因过程可用5级安全事故致因模型解释,其中致险作业情境是安全事故发生的直接原因;(3)安全预案、安全检查和安全技术作业是现场安全管理的重点;(4)本文研究的安全事故致因模型可用于指导地铁盾构施工安全管理。

Select

地铁盾构掘进进度三维非线性控制方法研究

段晓晨, 张文, 喇海霞, 孟晓静

铁道工程学报. 2020, 37(5): 93-98.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：地铁区间盾构掘进过程中,工程水文地质条件复杂且需穿过各种建筑物群,施工环境复杂,实际作业管理难度大。为优化控制盾构掘进进度,本文以福州地铁2号线过闽江区间盾构掘进进度控制为例,综合运用BP神经网络、灰色预测理论、动态优化预警控制方法、BIM虚拟优化方法以及OA远程辅助办公系统,以实现对地铁区间盾构掘进进度的三维非线性控制。
研究结论：(1)运用BP神经网络、灰色预测理论进行盾构进度目标估算,提高了盾构机进度目标非线性估算的准确性和可靠性;(2)通过综合运用BIM、 PDCA、预警等动态优化管理方法,循环控制盾构施工的掘进过程,实现进度信息的直观可视化、施工进度的动态优化;(3)以实际工程盾构掘进进度控制为例,建立BIM、OA办公自动化等信息集成系统,实现对区间盾构进度的实时、远程、三维动态优化控制;(4)本文研究可为类似工程的进度管理提供参考。

Select

中低运量轨道交通LTE专网带宽需求研究

黄佳强

铁道工程学报. 2020, 37(5): 99-104.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究目的：为适应现代社会发展的不同需求,悬挂式单轨、中低速磁浮、山地齿轨等中低运量轨道交通应运而生。中低运量轨道交通采用LTE系统实现多业务的无线综合承载。本文分析了车地无线通信的业务特点和带宽需求,提出了车地无线通信带宽需求计算方法和提出了不同带宽资源下的业务综合承载方案。
研究结论：(1)中低运量轨道交通无线通信系统可充分考虑资源整合和降低造价等因素,没必要像铁路和地铁等大运量轨道交通那样繁杂,采用单个LTE系统代替传统的TETRA、WLAN等多个系统,实现多业务的综合承载;(2)针对中低运量轨道交通运营模式,分析了车地无线通信业务特点和带宽需求,并根据LTE系统本身可提供的容量限制,给出了在5 MHz、10 MHz、15 MHz和20 MHz不同带宽资源下,LTE专网业务承载方案建议;(3)本文的研究成果对悬挂式单轨、中低速磁浮、山地齿轨等中低运量轨道交通LTE无线通信系统的建设有一定的指导意义。

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2020年, 第37卷, 第5期　
刊出日期：2020-05-15

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

2020年, 第37卷, 第5期 刊出日期：2020-05-15

2020年, 第37卷, 第5期　
刊出日期：2020-05-15