铁道工程学报

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蒋亚磊, 孙海富

铁道工程学报. 2022, 39(10): 1-6.

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研究目的:老泰铁路连接线是打通中老铁路和中泰合作铁路“最后一公里”的关键工程,也是形成泛亚铁路中通道运输能力的关键环节,对促进区域国家合作与发展,造福沿线地区人民具有重要意义。受制于老泰铁路连接线建设进度,泛亚铁路中通道的运输能力尚未形成,也不利于中老铁路整体运输效益的提升。本文对老泰铁路连接线功能定位、客货运量、铁路主要技术标准、通关模式、线路走向、换装方案、新建湄公河特大桥方案、跨境列车列控模式等进行系统研究。
研究结论:(1)推荐采用中国铁路标准、准轨系统,单线(预留双线条件);(2)推荐采用两地两检通关模式、两侧均设换装站;(3)于既有桥下游约30 m新建湄公河特大桥,桥墩对孔布置,为三线桥;(4)跨境旅客列车在本线区间CTCS-2和CTCS-0列控模式自动切换;跨境货运列车在本线运行维持中老铁路机车信号与列车运行监控装置结合模式不变;(5)本研究成果对跨境铁路建设具有参考价值。

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杭州湾跨海铁路大桥总体设计与关键技术研究

张建

铁道工程学报. 2022, 39(10): 7-12.

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研究目的:南通至宁波高速铁路杭州湾跨海大桥将是世界上距离最长、建设标准最高的高速铁路跨海桥梁,建设条件复杂,国内外可借鉴的工程经验少,工程建设面临巨大困难和挑战。基于项目特点,提出超长距离跨海桥梁总体设计思路,研究450 m级大跨度斜拉桥铺设无砟轨道、80 m跨径超长联混凝土连续梁无缝线路及超长距离跨海铁路大桥四电设备集约布置、应急救援、运营维护等典型的关键技术,以期为项目决策提供依据,也可为其他跨海铁路工程建设提供参考。
研究结论:(1)选择海盐西通道以桥梁方式跨越杭州湾、修建双线铁路桥梁是合适的;(2)杭州湾跨海大桥3座航道桥宜铺设无砟轨道,全桥不限速;(3)超长距离引桥宜采用 80 m跨径超长联混凝土连续梁无缝线路,设置钢轨伸缩调节器;(4)超长距离跨海铁路大桥四电设备宜集约布置,设置海上四电平台和墩顶集成平台;(5)超长距离跨海桥梁宜设置紧急救援站,集中救援与随机救援相结合;(6)超长距离跨海铁路大桥宜根据工务、电务、供电运维需求,合理布置运维通道。

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箭竹特大桥堰塞沉积特征及工程地质特性分析

邓睿, 来庆勇, 张广泽, 崔建宏

铁道工程学报. 2022, 39(10): 13-18.

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研究目的:堰塞沉积地层是我国西南山区河流中常见的第四纪湖湘沉积地层。本文在地质调查的基础上,通过勘探、物探、原位测试及室内试验等综合勘察方法,阐明箭竹特大桥沉积环境特征,分析堰塞沉积物工程地质特性及桥梁面临的工程地质问题,以期为设计提供准确的基础资料。
研究结论:(1)箭竹泥石流堆积体为堰塞坝址所在位置;(2)堰塞沉积物以深色软塑粉质黏土为主,两色韵律纹层不明显,沉积环境存在较长的干旱气候期;(3)堰塞区下游至上游沉积物颗粒和厚度均逐渐增大,最大厚度约35 m,单个沉积韵律层厚度15～26 mm,推测沉积时间大于500年;(4)对室内试验及原位测试成果进行分析,得出沉积物相关物理力学指标供设计参考;(5)软弱地基、砂土液化及潜在的堰塞坝是桥梁面临的主要堰塞工程地质问题;(6)本研究成果可为完善堰塞沉积区铁路选线及工程防护提供借鉴和参考。

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易碎岩层原位剪切强度参数获取方法研究

贾哲强, 王栋, 任利, 张广泽, 李嘉雨, 袁东

铁道工程学报. 2022, 39(10): 19-23.

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研究目的:工程实践中常遇到全/强风化岩体、受构造影响强烈的破碎岩体和软质岩等无法取心的易碎岩层,难以测取岩层强度参数,急需发展适合此类易碎、难取心岩层力学参数的原位测试方法。
研究结论:(1)梳理了岩土体钻孔原位剪切技术要点,根据岩土体原位剪切技术及装备的压力范围和适用场景,提出了易碎岩层强度参数获取方法和步骤;(2)根据岩石软硬程度、风化程度和岩体破碎程度,按就低原则给出不同情况下易碎岩层强度参数获取适用的钻孔原位剪切技术及装备选取建议;(3)在强风化花岗岩、节理裂隙发育的白云岩以及受构造影响严重的花岗岩等典型易碎岩层中进行了应用,获取的岩体参数与经验取值或规范建议范围较为符合;(4)本研究成果可为其他易碎地层原位参数的获取提供参考。

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多跨连续梁在桩板路基承载板设计中的应用

郭帅杰

铁道工程学报. 2022, 39(10): 24-29.

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研究目的:桩板路基在高速铁路、重载铁路、并线帮宽、车站路基、路桥过渡段等应用场景中得到广泛应用,具有自重轻、承载强、结构可靠的技术特征,但其结构设计仍严重依赖于工程经验和仿真分析。为解决桩板结构承载板内力分布解析计算问题,基于多跨连续梁模型,开展桩-土-板共同作用下的桩板路基承载板解析理论研究,确定承载板横断面及纵断面方向内力与挠度变形分布特征。
研究结论:(1)桩板路基上部荷载通过承载板主要传递至桩基,承载板变形一般不超过0.5 mm,1 m厚承载板已具备足够截面刚度,可满足一般设计工况;(2)承载板横断面承载以双向行车为最不利荷载因素,桩顶位置的承载板截面负弯矩数值远高于跨中正弯矩;(3)承载板纵断面内力分布更为复杂,边跨内力及变形远高于中间跨,宜采用纵断面不等跨布桩方式;(4)本研究成果可应用于桩板路基结构的承载板设计及配筋检算。

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基于横波的三维超前地质预报方法及应用

蔡盛

铁道工程学报. 2022, 39(10): 30-36.

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研究目的:针对现阶段隧道地震反射波法超前地质预报多以二维预报为主、准确率不高的问题,提出一种有效的三维地震反射波超前地质预报观测方式,在此基础上进行数据处理与成像的成套技术研究,通过数值模拟和物理实验对其进行可行性与可靠性验证,使其能有效地应用于隧道超前地质预报生产项目中。
研究结论:(1)从弹性波基本理论出发,采用锤击震源,提出了基于横波的三维地震波超前地质预报观测系统,其相较于传统采用纵波预报的方法,分辨率更高,对水体更敏感;(2)实现了基于Kirchhoff积分的偏移成像方法,其利用能量叠加准则进行三维速度扫描,并采用快速行进法进行走时计算,不受观测系统的限制,计算效率高,不需要很精确的速度模型也能得到较精确的偏移成像结果;(3)实现了隧道三维地震波场有限差分数值模拟,并且建立不同倾角岩性分界面、不同厚度断层及不同直径溶洞等典型不良地质模型,分析并总结其三维成像特征;(4)通过物理模型以及应用案例验证,本文所述方法具有可行性与可靠性,可在隧道超前地质预报中推广应用。

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时速600 km高速磁浮新型轨道精调系统研究

王玉昆, 徐凌雁, 徐鹏, 臧传臻

铁道工程学报. 2022, 39(10): 37-41.

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研究目的:为了确保高速磁浮列车行驶在长大干线时具有良好的运行安全性及舒适性,轨道平顺性具有极为苛刻的要求,因此有必要将提供高平顺性的轨道结构和提供支承作用的桥梁相分离,以降低制造及施工难度。故需研究新型轨道结构形式,进而基于该磁浮轨道结构的特点来研发新型精调系统,从而为实现并保持轨道系统的高平顺性提供有效途径。
研究结论:(1)提出的在叠合梁或箱形梁上铺设轨道板的新型高速磁浮轨道结构,只需确保轨道板的高精度加工制造及精调,从而避免对轨道梁的整体高精度要求;(2)构建了一套高速磁浮新型轨道结构精调系统,主要包含磁吸式精调棱镜、实现轨道板定位点同精调棱镜空间位置进行转换的精调软件、集轨道板三维精调和下压固定于一体的精调爪、精调爪同轨道板及承重梁之间的连接支撑装置,可解决实现高速磁浮精调工程化的关键问题;(3)本文对高速磁浮新型轨道精调技术的研究成果,可为高速磁浮工程建设及运维提供参考和借鉴。

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黔张常铁路桥梁总体设计

张景利

铁道工程学报. 2022, 39(10): 42-46.

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研究目的:黔张常铁路沿线地形地质条件极其复杂,可溶岩分布广泛,环保要求高,为降低岩溶区段工程建设的风险,采取了高线位的线路方案。本文通过系统总结复杂山区岩溶地质条件下桥梁工程特点,研究给出可溶岩区桥梁结构选型、岩溶区基础处理措施的原则,并分析总结两座矮塔斜拉桥技术特点,为同类桥梁提出经济合理的桥式方案选择。
研究结论:(1)岩溶山区铁路地质条件复杂,桥梁结构选型应以合理跨越、有效避让为原则;(2)溶洞的处理应视其分布特点采取不同的应对措施;(3)矮塔斜拉桥结构刚度大、动力特性优,斜拉索加劲可有效控制混凝土结构的徐变变形,可作为同类型特点铁路桥梁的首选;(4)本研究成果可为复杂山区、岩溶区铁路桥梁设计提供借鉴和参考。

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深路堑内浅埋层状软岩隧道锚特性试验研究

乔雷涛, 康炜, 文强

铁道工程学报. 2022, 39(10): 47-52.

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研究目的:浅埋层状软岩隧道锚锚塞体与围岩相互作用的变形特征及承载机制复杂,难以用规范或工程类比进行分析研究,为研究隧道锚的变形规律、破坏特征及承载特性,通过现场开展1 ∶10缩尺模型试验,确定隧道锚的变形特征及承载力安全系数,探明软岩、浅埋、层理面等因素对隧道锚的影响,最终对隧道锚进行安全稳定性评价。
研究结论:(1)在各级荷载下,隧道锚的变形从后锚面开始产生并向四周围岩衰减,锚体与左右侧围岩的变形呈较规则的对称双驼峰形;(2)在设计荷载下,锚塞体的变形最大,最大变形值为0.054 mm,根据相似原理获得原型隧道锚在运营期的最大变形为0.5 mm;(3)隧道锚的极限承载力高达18倍设计荷载,锚塞体在极限荷载下致使正上方浅埋岩体发生斜向上拱起破坏,破裂面由层理面原始裂缝扩展延伸,致使破坏范围超过4倍洞径;(4)隧道锚的变形限值和围岩安全系数均满足规范要求,验证了隧道锚的安全稳定性;(5)本研究成果可为油溪长江大桥隧道锚系统安全评估提供可靠的依据,也可为相关工程提供技术参考。

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灌注桩浅部缺陷的形成原因及预防措施研究

常聚友, 王臣, 王争荣, 郝凌旭, 廖忠, 杨虎

铁道工程学报. 2022, 39(10): 53-58.

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研究目的:按《铁路桥梁钻孔桩施工技术规程》(Q/CR 9212—2015)第7.3.3条的规定,机械成孔水下混凝土灌注桩,桩顶设计标高处超灌混凝土高度要0.5～1.0 m,以增加压力确保桩顶设计标高处桩的完整。可现场检测多处桩顶设计标高处桩浅部有缺陷,并做钻深0.5 m的芯样抗压强度试验,未满足设计要求,是何原因引起,又应怎样预防,均须进行研究。
研究结论:(1)桩顶设计标高处超灌混凝土高度要2～3 m;(2)混凝土坍落度控制在180～220 mm;(3)裁桩时桩顶设计标高处外缘一圈要环切割,桩顶设计标高出露处要见有最大粒径粗骨料,并抽样钻深0.5 m的芯样强度满足设计要求;(4)混凝土导管埋深不小于3 m,灌注混凝土时导管要居中,采用短笼疏孔后要进行二次清孔,端承桩底沉渣厚度不大于50 mm;(5)本研究成果可为铁路、公路等领域提高桥梁钻孔桩施工质量提供参考。

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基于粗糙集与AHP的深埋隧道软岩大变形研究

马邦闯, 张志亮, 赵文, 王朋, 陈兴强, 罗锋

铁道工程学报. 2022, 39(10): 59-64.

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研究目的:软岩大变形是铁路深埋隧道修建过程中遇到的主要工程地质问题。本文根据兰渝铁路的施工数据,分析控制软岩大变形级别的主要影响因素,确定其主客观权重,建立软岩大变形预测模型并对其进行计算验证。
研究结论:(1)岩性、岩体完整程度、层厚、地应力状态、岩层走向与隧道关系、地下水、岩层倾角7个指标为影响软岩大变形的主要因素;(2)粗糙集和层次分析法(AHP)主客观分析中,岩体完整程度、岩层层厚、地应力状态的权重均显著更高,而岩层走向与隧道夹角、地下水、岩层倾角、岩性等相对影响较小;(3)计算结果显示,本次建立的AHP结构模型在兰渝铁路哈达铺隧道中匹配度极高;(4)本文研究可为类似铁路地质选线、风险评估和工程设计提供支撑,同时给隧道围岩大变形的分级和预测提供新的思路。

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管片接缝弹性密封垫防水性能评价方法研究

肖明清, 张超勇, 薛光桥, 虞雄兵

铁道工程学报. 2022, 39(10): 65-70.

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研究目的:现有盾构隧道管片接缝密封垫防水性能主要采用平均接触压力和有效接触应力评定,未考虑密封垫接触面凹凸不平以及存在极细微渗漏孔洞的影响,造成数值模拟与试验结果有较大差异。为完善密封垫防水性能评价方法,建立量化评价指标,本文推导密封垫有效总泄漏率公式,并通过数值分析与防水试验,证明所提有效总泄漏率指标作为密封垫防水性能评价方法的合理性。
研究结论:(1)有效总泄漏率可以作为评价密封垫防水性能的一个量化指标;(2)由于密封垫接触面凹凸不平,存在极细微渗漏孔洞,密封垫设计时不仅要计算有效接触应力占比,还要计算有效总泄漏率;(3)当接触应力较大且有效接触应力占比较高时,防水能力由接触应力控制;当接触应力较小或有效接触应力占比较低时,防水能力由有效总泄漏率控制;(4)本研究成果可为密封垫设计提供理论指导。

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定位器失效对接触网振动响应的影响研究

田升平

铁道工程学报. 2022, 39(10): 71-76.

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研究目的:定位器是接触网的关键零部件,一旦发生故障,直接影响弓网受流的可靠性和安全性。通过研究定位器失效对接触网振动响应的影响以进行定位器故障诊断。首先,通过机理分析区分定位器线夹脱落和钩环脱落两类故障;其次,建立接触网定位器故障仿真模型并搭建接触网全参数故障仿真系统,获取接触网定位器故障时的接触网振动响应参数;最后,通过分析定位器失效时定位点垂直与水平方向的加速度统计数据,提取振动加速度响应时间、振动频率来识别故障特征。
研究结论:(1)定位器故障时的振动模式有较大变化且水平加速度大幅增加;(2)故障点处加速度幅值主频前移,相应峰值降低,相位角持续降低;(3)故障点水平方向加速度变化剧烈,接触网振动响应明显失常,直接影响弓网受流乃至列车正常运行;(4)在实际工程中,通过本文方法可实现对定位器故障的快速定位和诊断,确保弓网受流的稳定性。

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襄阳北编组站增建上行系统工程设计分析

李大军

铁道工程学报. 2022, 39(10): 77-81.

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研究目的:针对襄阳北编组站衔接线路主要技术标准不一致、没有预留上行系统条件等问题,对编组站上下行系统作业分工、平面布置、折角车流、线路疏解和施工过渡等方面进行深入研究和探讨,提出新的思路。
研究结论:(1)襄阳北站上下行系统采用不平衡作业分工,可充分利用既有设施和设备,减少对运营的干扰;(2)采用反到进路将西北向折角列车引入上行出发场进行列车增减轴作业、上下行系统各3条调车线兼交换线组成交换场进行折角车流处理,可有效缩短列车在枢纽内的作业行程,减少机车取送车次数以及对其他技术作业的干扰,提高车站作业效率和能力;(3)施工过渡设计减少联锁软件过渡次数,可有效缩短施工周期,消除安全隐患;(4)本研究结论可供新建或改建编组站方案借鉴。

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城际铁路地下车站基本站型分析

吴鹏

铁道工程学报. 2022, 39(10): 82-86.

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研究目的:随着新时代交通强国铁路先行规划纲要的发布,我国城际铁路建设步入了快速发展期。其中由地方政府主导的项目,因其更多考虑的是项目与城市规划发展的融合以及土地资源的综合开发利用,线路敷设方式也多由地上转为地下,且对公交化运输需求的要求越来越高,传统的城际铁路车站站型已无法适应新型城际铁路需求。目前国内针对城际铁路地下车站站型方案的理论研究较少,为更好地开展新时期城际铁路地下车站设计工作,对不同的地下铁路车站站型方案进行分析。
研究结论:(1)对站台布置形式进行系统分析,提出不同站台布置形式的运营功能、车站规模和适应条件;(2)提出一般中间站、过轨中间站、折返站基本站型布置方案,并对不同站型布置方案从运输组织、工程投资和折返能力等进行分析,为城际铁路地下车站方案比选提供思路;(3)本研究成果对城际铁路地下车站站型布置方案有较好的指导和借鉴作用。

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装配整体式地下车站中板大开孔力学性能研究

雷崇, 孙波, 徐军林, 张震

铁道工程学报. 2022, 39(10): 87-93.

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研究目的:装配式地下车站符合国家大力发展绿色建筑的倡导,近年来逐步得到应用。本文基于无锡至江阴城际轨道交通南门站采用的装配整体式车站结构体系,提出中板大开孔处孔边结构的设计方案,并对该孔边结构进行力学性能分析,为装配整体式车站的孔边结构体系应用提供理论依据。
研究结论:(1)装配整体式车站在中板大开孔处采用叠合装配孔边结构方案合理可行,具有装配率高、免支架模板、施工快、不占用建筑净空、孔边构件刚度大的优点;(2)方案无论是在施工阶段还是在使用阶段,承载能力和变形均满足要求,结构安全可靠;(3)施工阶段,横向孔边梁(MYZAL(Y)梁)和纵向孔边梁(MYZAL(X)梁)安全冗余度相对较低,需控制开孔长边尺寸和施工荷载;(4)永久使用阶段,叠合孔边构件刚度显著大于现浇孔边构件;(5)本研究成果可在装配式地下车站中推广应用。

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高原无砟道床混凝土减缩阻裂措施研究

何娘者, 李永亮, 曾晓辉, 胡建平, 刘海川, 黄至宪,李响涛, 李保友, 潘自立, 唐卓, 龙广成

铁道工程学报. 2022, 39(10): 94-99.

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研究目的:为提升高原环境下弹性支承块无砟轨道道床板混凝土的抗裂性能,本文通过干燥收缩试验和中心约束块模拟试验研究内养护剂、聚乙烯纤维、矿物掺合料对高原环境下混凝土抗裂性能的影响,并从变形抑制的角度分析它们的抗裂机理。
研究结论:(1)在高原环境下,掺粉煤灰混凝土试件和掺矿粉混凝土试件分别在3 h和5 d出现裂纹,且裂缝宽度与长度随龄期增加而增加;(2)掺内养护剂和掺聚乙烯纤维混凝土试件在28 d均未出现裂纹,内养护剂和聚乙烯纤维可明显改善高原环境下混凝土的抗裂性;(3)掺内养护剂和掺聚乙烯纤维的混凝土早龄期收缩变形较小甚至出现微膨胀,并且后期收缩也较小;(4)结合自由收缩与约束开裂的试验结果,建议在高原环境下宜控制混凝土7 d自由收缩≤100 με、28 d自由收缩≤400 με,以防止道床混凝土开裂;(5)本研究结论可为高原环境混凝土收缩开裂研究提供参考。

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中国高铁标准在泰国的适应性分析

孙海富

铁道工程学报. 2022, 39(10): 100-104.

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研究目的:中泰铁路合作项目采用中国高铁技术标准,为了确保项目的顺利实施,中国高铁标准需结合当地法律、政策和自然条件进行适应性调整,以便更好地与实际情况相结合,满足铁路工程建设运营的要求。本文从中泰铁路设计、施工、采购等方面进行对比分析,总结相应的适应性措施,对于指导境外铁路设计有较强的借鉴意义。
研究结论:(1)中国高铁技术标准应结合项目所在国法律法规、政策和环境条件进行必要的适应性调整;(2)线路方案选择应高度重视土地私有化和环境保护的影响;(3)土建结构应结合当地施工方法、施工能力和机械设备配置等情况综合确定;(4)建筑材料应优先考虑当地供应,必要时可进行国际采购;(5)对于铁路外部接口工程,原则上由当地有关部门负责完成;(6)本文对境外铁路项目有较强的指导作用。

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2022年, 第39卷, 第10期　
刊出日期：2022-10-15

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