铁道工程学报

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韩元利, 靖仕元, 陈燕平

铁道工程学报. 2021, 38(8): 1-5.

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研究目的:通过建立线路速度、超高要求、线路交点分布之间严密的数学模型,将平曲线的速度-舒适度约束关系用于方案设计自动化的参数配置,从而让计算机能够精细化地确立最优化的曲线半径、缓长与超高。
研究结论:(1)基于设计速度需求与舒适度的物理关系,建立了曲线半径、缓长与超高精密求解数学模型,实现了全线曲线交点参数自动化配置;(2)经试验验证,自动配置的曲线半径、缓长、各项技术参数与现行标准基本相符,整体超高配置水平优于标准要求,从而为实现线路的精细化设计提供了更优化的配置;(3)研究可为三维选线设计系统提供自动化曲线配置支持,可进一步提升系统的自动化水平。

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运用综合开发理念指导铁路永临结合设计初探

张鹏

铁道工程学报. 2021, 38(8): 6-10.

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研究目的:针对铁路临时用地数量多、分布广、总量大,使用前投入大,使用后恢复难,恢复后再利用率低等问题,尝试在铁路规划建设中运用综合开发的理念,通过对铁路临时工程进行开发适用性分析,用以指导铁路永临结合设计,使部分铁路临时用地在满足铁路技术要求的情况下充分与铁路永久用地相结合,使其具备综合开发的条件,再由铁路或城市相关部门选择合适的时机对其进行开发筹划,充分体现铁路建设与城市空间的融合发展,最大化发挥土地资源价值。
研究结论:(1)运用综合开发理念指导铁路永临结合设计有利于优化资源、节约土地、实现低碳环保,是必要与可行的;(2)经对铁路临时用地占地规模与开发体量的适用性分析,初步认为制梁场、铺轨基地、轨道板预制场、管片预制场这四类铁路临时用地具备开发条件,可以在满足铁路技术要求的条件下结合车站或站前广场这类永久工程用地进行永临结合设计;(3)本研究成果对高速铁路、城际铁路、市域(郊)铁路的土地综合开发研究与永临结合设计有指导意义。

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孟加拉重载铁路基床设计技术研究

刘孟适, 蒋楚生, 贺钢, 易旭鹏, 曾惜

铁道工程学报. 2021, 38(8): 11-15.

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研究目的:孟加拉帕德玛大桥连接线是连通帕德玛河东、西两岸城市的重要通道。基于孟加拉重载铁路基床结构形式和尺寸,采用列车荷载传递模式和基床结构三指标设计方法,分析适用于孟加拉国的铁路基床设计原则和流程,提出25 t轴重下重载铁路基床设计指标和填料方案。
研究结论:(1)当前孟加拉本国采用的重载铁路基床设计指标与中国标准中的强度、变形和长期稳定性要求存在差异,设计安全储备和耐久性低于中国标准;(2)孟加拉重载铁路应以强度控制作为基床设计原则,保证路基各结构层承受的列车极限动荷载低于填料允许动强度,基床表层E_v2应大于100 MPa、基床底层E_v2不小于60 MPa;(3)基床表层填料采用体积掺配比70%碎砖+30%中粗砂混合料,基床底层填料采用体积掺配比35%碎砖+65%粉细砂混合料;(4)本研究成果可在孟加拉国或南亚地区重载铁路基床设计领域应用。

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铁路经尾矿库区下游安全距离探讨

吴洋, 王恩喜, 王茂靖

铁道工程学报. 2021, 38(8): 16-19.

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研究目的:当铁路工程临近尾矿库下游时,尾矿库将对铁路工程安全运营构成威胁,合适的安全距离对降低溃坝风险、对铁路工程的影响具有重要意义,但目前关于铁路工程与尾矿库安全距离的确定依据并不明确。本文以济南至莱芜铁路的选线研究为例,通过现场调查和规程规范解读,对比探讨经验公式、数学模型与简易模型等不同预测模型以确定最优安全距离。
研究结论:(1)以2 km安全距离为基础,按尾矿库的等别分别进行调整是现场确定安全距离较为简易实用的方法,在条件允许的情况下可进一步采用精确数学模型对安全距离进行分析论证;(2)对于在尾矿库下游进行高速铁路等重要且事故社会影响大的工程,进行溃坝分析及安全距离评定时,应提高一级进行考虑,以确保工程建设的安全;(3)本文研究可为以后类似工程的建设及规范编制提供借鉴意义。

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高风险多因素下高原铁路施工道路模型研究

李准, 刘昕

铁道工程学报. 2021, 38(8): 20-24.

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研究目的:高原铁路具有地形复杂多变、高差起伏大、自然灾害分布广、高寒缺氧、生态脆弱等特点,施工道路方案在满足一般原则前提下需要充分考虑多风险因素。本文通过研究用于确定方案和标准的高原铁路施工道路模型,旨在为高原铁路建设施工顺利开展、提高我国高原铁路项目施工道路建设水平提供技术支持。
研究结论:(1)给出了施工道路概念并分析了地震灾害等风险因素;(2)将施工道路分级为一级至四级施工道路,明确其通行能力和适用范围;(3)建立包括分级选用、设计速度、车道面宽、建筑限界、抗震防洪、用地范围等因素的道路模型;(4)本文研究可为后续高原铁路施工道路建设提供借鉴。

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时速400 km+高速列车交会压力波特性研究

李艳, 魏德豪, 秦登, 杨邑宏, 李田

铁道工程学报. 2021, 38(8): 25-29.

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研究目的:为了研究时速400 km+高速列车会车的压力波特性,基于计算流体动力学理论,建立不同车速(400 km/h、450 km/h、500 km/h、550 km/h)和不同线间距(5 m、5.2 m、5.4 m)下高速列车交会的数值计算模型。利用三维、非稳态的k-ε两方程湍流模型和滑移网格原理对高速列车等速交会下的气动效应进行数值模拟,对比分析高速列车在不同条件下交会时的压力波幅值。
研究结论:(1)时速400 km+高速列车等速交会时,压力波幅值与会车速度、线间距以及测点位置有关;(2)不同速度和线间距下,高速列车交会时表面压力幅值的变化规律类似;(3)列车运行速度越大、线路线间距越小,交会时产生的压力波幅值越大;(4)压力波幅值与列车交会速度的平方成正比,与线路线间距成线性关系;(5)高速列车会车时,同一截面上监测点的压力变化规律类似,顶部和底部表面的压力波幅值相较于两侧更小,会车侧的压力波幅值相较于非会车侧更大;(6)本研究可为时速400 km+高速列车气动设计提供借鉴和参考。

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中美地震参数转换在铁路工程中的应用研究

王衍汇, 崔庆国, 陈则连, 刘桂卫, 王天彪

铁道工程学报. 2021, 38(8): 30-35.

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研究目的:随着“一带一路”战略不断推进,中国铁路载着“中国标准”走出国门,而东南亚、美洲等国沿用美国标准,并根据当地特点提出不同的地震动参数,致使铁路工程在抗震设计方面存在差别。本文以中美两国现行的抗震设计规范为研究对象,基于地震危险性特征推导出中美地震动参数转换公式,并应用于巴拿马铁路工程,为境外项目抗震设计参数选取提供理论依据。
研究结论:(1)国标采用三水准设防目标,以Ⅱ类场地,50年超越概率10％的地震作用作为基准设防地震;美标采用单一抗震设防目标,以B类场地,50年超越概率2％的最大考虑地震为基准进行折减作为设计地震参数;(2)经统一化处理后,中国标准的Ⅰ₀、Ⅱ场地分别对应美国标准B、C类场地,并建立了由S_S、S₁、A_cc、T_g组成的4参数中美地震动参数转换公式;(3)经转换后国标下的巴拿马地震动峰值加速度与GFZ数据分布规律一致,但欧洲规范未考虑断裂对地震动峰值加速度的影响,导致巴拿马运河断裂附近取值较小且划分较为粗略;(4)本研究成果可应用于中国标准下境外铁路项目的抗震设计。

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基于欧标的埋入式无砟轨枕强度试验研究

代丰, 林红松, 杨吉忠, 陈以庭

铁道工程学报. 2021, 38(8): 36-41.

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研究目的:开展轨枕强度试验是轨枕设计方案付诸生产应用的前置条件,为保证国内铁路轨枕设计和建造技术在以依据欧洲铁路技术标准为主的海外市场落地实施,有必要对基于欧洲标准的铁路轨枕强度试验方法开展研究。本文系统研究欧标规定的轨枕静载试验、动载试验和疲劳试验的试验工装、试验程序、试验荷载和验收标准,并结合海外项目设计采用的宽轨距埋入式无砟长枕结构,研究基于欧标的埋入式无砟轨枕强度试验方法和荷载指标,通过理论计算和室内试验结果对比,验证试验方法用于无砟轨枕的可行性。
研究结论:(1)欧标轨枕强度试验包含静载试验、动载试验和疲劳试验,分别对轨下截面开展正弯矩静载试验、动载试验和疲劳试验,对枕中截面开展负弯矩、正弯矩静载试验;(2)欧标基于轨枕混凝土裂缝的产生和发展程度规定轨枕强度试验荷载和验收标准;(3)基于欧标的埋入式无砟轨枕强度试验应只考虑轨下截面正弯矩静载、动载和疲劳试验;(4)本研究成果可应用于海外铁路轨道工程项目。

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客货共线铁路路桥过渡段有砟-无砟过渡设计

徐浩, 林红松, 梁双双, 杨文茂, 杨荣山

铁道工程学报. 2021, 38(8): 42-46.

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研究目的:为指导孟加拉帕德玛大桥铁路连接线路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡设计,本文基于线下基础刚度过渡的方式,提出路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡设计方案,并对该方案进行轨道整体刚度分析与评价,验证路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡方案的可行性。
研究结论:(1)提出了桥上采用无砟轨道,桥台和路基上采用有砟轨道,且桥台设计长度10 m、台后路基加强段长度5 m和路基刚度变化段15 m的有砟-无砟轨道过渡方案;(2)轨道整体刚度从桥上无砟轨道到路基上有砟轨道分为三级逐级减小,桥上无砟轨道整体刚度为94.45 kN/mm,桥台上有砟轨道整体刚度为85.98 kN/mm,路基加强段上有砟轨道整体刚度为76.82 kN/mm,普通路基地段有砟轨道整体刚度为72.31 kN/mm;(3)该过渡方案下,钢轨挠度变化率、轮轨垂向力、轮重减载率、车体垂向振动加速度满足相关限值要求,能保证行车的安全性和平稳性;(4)客货共线铁路路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡采用桥上无砟轨道、桥台和路基上有砟轨道设计的方案可行;(5)本研究成果可为相关客货共线铁路路桥过渡处有砟-无砟轨道过渡方案设计提供参考。

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高原铁路隧道衬砌结构抗冻安全性研究

王占东

铁道工程学报. 2021, 38(8): 47-52.

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研究目的:某高原铁路起于四川盆地成都平原,东西横穿横断山脉至青藏高原拉萨平原,该高原铁路平均海拔3 000 m以上。针对高原铁路高海拔寒区隧道恶劣环境特点,本文以该高原铁路典型隧道为依托,采用考虑围岩级别、岩性、地下水补给条件、冻融劣化规律等因素的围岩冻胀性分级量化标准和分级方法,以及考虑围岩不均匀冻胀对隧道衬砌作用的冻胀力计算方法等手段,进行隧道围岩冻胀性评价、冻胀力计算和衬砌结构安全性分析等研究。
研究结论:(1)评估得到了高原铁路雅林线上典型隧道最不利情况下洞口段围岩的冻胀性,结果显示隧道进出口进深在1.25 km范围内的围岩均有冻胀性,而进深超过1.25 km后围岩无冻胀性;(2)计算得到了高原铁路雅林线上典型隧道最不利情况下围岩的冻胀力,结果表明隧道最大的冻胀力为1.40 MPa,最小的冻胀力为0.12 MPa;(3)计算了高原铁路雅林线上典型隧道最不利截面处的二次衬砌安全系数:Ⅴ级围岩最危险工况的安全系数为2.02、Ⅳ级围岩最危险工况的安全系数为2.58,均大于《铁路隧道设计规范》要求的安全系数1.7,可以认为该结构在考虑冻胀力的情况下,其抗冻安全性满足要求;(4)本次研究成果可为高原铁路隧道类似工程的衬砌结构冻胀力设计提供参考。

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高速铁路隧道洞口段下穿库区岩堆体施工技术

陈国栋, 甘目飞

铁道工程学报. 2021, 38(8): 53-59.

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研究目的:以郑万高铁湖北段GJS隧道出口段下穿岩堆体为工程依托,在分析现场岩堆体发育特征、成因机制及变形特征的基础上,对岩堆体稳定性进行评价,提出“截流地表水+岩堆体加固+隧道洞身加固+隧道洞口加固+隧道基底加固”的综合处置方案,以确保隧道洞身及洞口结构物施工及运营安全。
研究结论:(1)隧道洞口位于岩堆前缘,洞口开挖扰动并形成临空面后易引起局部失稳坍塌,必须进行针对性处理;(2)隧道下穿岩堆整治应遵循先整体后局部的原则,即先保证岩堆体在施工扰动下整体变形稳定可控,再考虑隧道开挖引起岩堆局部挤压变形影响;(3)地表及洞内变形监测表明,“截流地表水+岩堆体加固+隧道洞身加固+隧道洞口加固+隧道基底加固”的岩堆综合处置方案合理可行,隧道顺利下穿岩堆体;(4)本文相关技术可为其他类似的隧道穿越岩堆不良地质整治提供借鉴。

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市域铁路信号工程建设管理适应性对策研究

张伟

铁道工程学报. 2021, 38(8): 60-64.

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研究目的:为适应市域铁路的信号系统新技术应用和依法合规建设的需求,本文通过对比分析市域铁路与大铁建设的异同点,在大铁建设管理的规定和经验总结的基础上,研究提出与市域铁路建设相适应的建设管理对策。
研究结论:(1)建设方应建立建运、建维一体化理念,实现工程需求与运维护需求有机统一;(2)面对新技术及科研成果的应用,建设方应颁布相应的铁路信号新产品管理办法,重构设计流程;(3)凡涉及地面和车载设备可能进行修改的技术升级,可将信号地面和车载设备打包集中招标,同时优化信号系统和车辆的招标时序,规避专业接口风险;(4)建设方应合理确定项目建设标准或新建相应的施工、验收标准,确保工程建设各个环节有法可依,有效控制建设质量;(5)研究结果可应用于采用CTCS-2+ATO列控系统的市域铁路信号工程建设,对系统优化升级的落地、建设质量控制具有指导作用。

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基于伪序贯蒙特卡洛的铁路四电可靠性评估

高华, 王卫东, 卢睿, 汪思成, 邱实

铁道工程学报. 2021, 38(8): 65-71.

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研究目的:铁路四电系统的可靠性分析对维护、管理、决策具有重要的指导意义。既有研究通常仅对铁路四电系统设备的可靠性指标进行模糊描述,具有高特异性、主观性和不确定性。本文提出一种新颖的基于伪序贯蒙特卡洛法的铁路四电系统可靠性评估方法对常规性指标进行关联分析。
研究结论:(1)构建的铁路四电系统和铁路四电设备的可靠性指标评价体系,可为分析铁路四电设备和系统的可靠性提供评价依据;(2)可提高在指标区间不容情况下使用伪蒙特卡洛模拟的概率分布准确性;(3)提出的伪序贯蒙特卡洛算法结合了序贯与非序贯蒙特卡洛算法的优点,能够更加快速准确地求取铁路四电指标故障率和故障时间;(4)通过对四电系统的整体可靠性仿真模拟,按正态分布计算分析得出,有99%的概率认为铁路四电系统整体的可靠系数不小于0.999 784 140。

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基于云端的远程设计审核平台研究与应用

孙炜

铁道工程学报. 2021, 38(8): 72-77.

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研究目的:本文以城市轨道交通工程项目为研究对象,以属地化设计与异地审核签署之间的相关问题为导向,研究一种基于云端的远程设计审核平台,通过在线对设计文件进行可视化审核,在线自动归集校审意见并智能化自动签署,解决轨道交通工程设计全过程远程审核管理,使工程设计管理更加规范化。
研究结论:(1)本平台借助信息技术,通过在线审批设计文件,解决了异地图纸审签问题;(2)基于平台严格的质量流程控制和记录追溯功能,设计文件审查签署流程的环节管理更加规范化、透明化,提高了设计文件质量;(3)智能化自动签署与批量拆图功能,满足工程设计图纸的各类归档要求,同时提高了人力资源效能;(4)本研究成果可为勘察设计行业在协同数字化设计领域提供借鉴。

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地铁车站无梁体系受力性能分析

潘正义

铁道工程学报. 2021, 38(8): 78-84.

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研究目的:地铁车站无梁体系相较传统的梁柱结构体系具有建筑空间大、能有效降低层高、减少车站埋深、施工支模简单、钢筋绑扎方便、设备安装方便、施工速度快等优点,但受力较为复杂,应用较少。本文以苏州地铁某标准车站为例,通过应用有限元分析软件Midas GEN,对竖向荷载下无梁体系与梁柱体系内力进行对比分析,得到无梁体系的内力分布规律及配筋建议,从而为地铁车站无梁体系的设计提供依据。
研究结论:(1)无梁体系内力分布更加均匀,除框柱一定范围外,梁柱体系构件及配筋均满足受力需求;(2)相比梁柱结构,无梁体系仅需在框柱一定范围内加强,整体造价有所降低;(3)无梁体系的采用能增加车站的灵活性,降低车站的施工难度,对轨道交通工程建设具有重大意义。

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装配式地连墙原型试验及受力变形特性研究

刘永超, 石长城, 杨贵生, 杨毅秋, 李刚, 马志兴

铁道工程学报. 2021, 38(8): 85-90.

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研究目的:地下工程的预制化是住宅产业化的一部分,装配式地下连续墙技术是对传统地连墙设计和施工技术的技术革新。本文在天津地铁6号线景荔道站进行装配式地连墙的现场原型试验,经开挖验证、工程实测及有限元数值模拟分析,验证装配式地连墙在地铁基坑工程实践中的适用性。
研究结论:(1)装配式地下连续墙分段分幅自由,运输、吊装等方便,避免了现场浇筑地连墙混凝土,施工效率更高,同时降低对周边环境的影响,有效降低工程造价;(2)沿深度方向,基坑围护结构的侧向位移呈“两头小、中间大”的形状,地连墙的最大水平位移出现在约基坑深度的2/3附近;(3)装配式地连墙在开挖阶段的变形稳定、变形量可控,后期将基于文中的原型工程试验进一步扩大推广应用;(4)本文研究可为装配式地连墙相关的基坑支护设计和施工提供参考或借鉴。

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中低速磁浮交通工程低置结构技术标准研究

姚洪锡

铁道工程学报. 2021, 38(8): 91-95.

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研究目的:本文以我国首条具有完全自主知识产权的中低速磁浮交通工程——长沙磁浮快线为依托,采用理论分析、静动力数值仿真分析、现场试验等综合手段,对中低速磁浮交通工程低置结构的技术标准开展系统研究,提出中低速磁浮交通工程低置结构相关设计标准。
研究结论:(1)中低速磁浮交通工程低置结构应由“凸”字形承轨梁及梁下路基两部分组成;(2)承轨梁结构底板宜按弹性地基梁计算,并考虑梁下路基不均匀沉降的影响,梁下混凝土垫层设计厚度宜采用10 cm;(3)承轨梁下路基由基床及基床以下路堤组成,基床厚度一般不应小于2 m;(4)承轨梁下路基“路肩”宽度一般不应小于2.5 m,路堤填筑高度宜控制在3～5 m以内;(5)桥路过渡段、两节承轨梁之间应采取减小或消除差异沉降错台的措施;(6)长沙磁浮快线的长期安全平稳运营表明,研究提出的技术标准可为中低速磁浮交通工程低置结构的设计和技术标准的编制提供支撑。

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新型预制装配式地铁车站结构及造价指标研究

张建芳, 张继清

铁道工程学报. 2021, 38(8): 96-101.

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研究目的:国家及地方政府正在大力发展装配式建筑,城市轨道交通行业也在积极开展装配式技术方面的研究,而造价偏高是影响装配式建筑发展的一个关键因素。为合理控制装配式地铁车站造价,本文以一个地铁车站为研究背景,通过设计方案优化,提出一种新型预制装配式地铁车站结构,采用单价分析法对装配式地铁车站结构造价指标进行研究,并对地铁车站采用装配式与现浇法两种方案进行造价对比分析。
研究结论:(1)提出了一种建筑、结构、管线综合一体化设计的新型预制装配式地铁车站结构,实现了结构与建筑、装修、轨道、管线的深度融合;(2)地铁车站不同预制装配式构件因构造不同,造价指标也有所不同;(3)地铁车站主体结构采用装配式较现浇法总造价增加约11%;(4)本研究成果可为轨道交通行业开展装配式地铁车站技术及造价研究提供参考。

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2021年, 第38卷, 第8期　
刊出日期：2021-08-15

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