铁道工程学报

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魏昌辛, 吕欣

铁道工程学报. 2022, 39(2): 1-6.

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研究目的: 加快西部陆海新通道建设,对于充分发挥西部地区连接“一带”和“一路”的纽带作用,深化陆海双向开放,强化措施推进西部大开发形成新格局,推动区域经济高质量发展,具有重大现实意义和深远历史意义。为充分发挥铁路在陆路运输中的骨干作用,发挥铁路绿色低碳优势,主动融入和服务西部陆海新通道建设,推动铁路更好地服务西部陆海新通道国家战略,进行本次通道实施方案研究。
研究结论: (1)2030年前完成黔桂铁路和钦港铁路的扩能改造以及渝贵高铁的建设;(2)在既有路网基础上,考虑黔桂铁路复线改造、钦港铁路扩能改造、渝贵高铁建成,2035年相关路网满足运输需求;(3)2045年前完成达成铁路扩能改造,该方案的有序实施让主通道“畅”起来、“快”起来、“优”起来,为推动西部陆海新通道建设走深走实贡献铁路力量;(4)本次通道实施方案研究可为国内类似骨干通道的规划和实施提供有益的借鉴和参考。

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城市群轨道交通网络化规划评价研究

胡必松, 肖畅

铁道工程学报. 2022, 39(2): 7-13.

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研究目的: 城市群轨道交通网络化规划评价是规划方案选择的主要依据,本文构建科学客观且具有普适性的评价指标体系及评价方法,为城市群轨道交通发展提供理论指导。通过建立包含线网结构、运营效果、社会效益、城镇协调、实施难度5项一级指标,23个二级指标的城市群轨道交通网络化规划评价指标体系,采用灰色关联度法和信息熵权法组合赋权确定指标权重,构建灰色模糊多层次评价模型,实现对总目标、一级指标、二级指标的综合评价分析。
研究结论: (1)案例分析表明本文提出的规划评价体系及方法科学可行;(2)城市群轨道交通网络化规划评价准则层影响程度从大到小依次为线网结构、城镇协调、运营效果、社会效益和实施难度;(3)本研究成果适用于城市群轨道交通网络化规划方案优劣评价,可为城市群轨道交通规划建设提供决策参考。

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基于层次分析法的高速铁路选线研究

唐冬冬

铁道工程学报. 2022, 39(2): 14-18.

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研究目的: 高速铁路建设飞速发展,铁路选线方案众多,影响铁路选线的因素较多,如工程地质条件复杂、工程投资巨大等。传统线路方案比选一般将经济指标作为衡量线路选线的主要影响因素。本文依托南深高速铁路项目,认真分析影响线路选线的多种主要因素,并基于层次分析法建立南深高速铁路选线的决策指标体系,充分考虑多种因素对决策层的影响,建立基于层次分析法的高速铁路线路选线的决策模型。
研究结论: (1)线路方案比选是铁路选线设计研究的重要内容,进行线路方案比选时,需综合考虑工程投资、工程实施难度、工程风险等影响因素,以便得出最优的线路方案;(2)运用层次分析法推荐结论与南深高速铁路线路方案比选推荐方案一致;(3)基于层次分析法的高速铁路选线模型可以弥补一般高速铁路选线的主观性、单一性缺点,同时表明该决策模型具有较强的实用性、合理性和科学性,可为类似工程项目选线提供一定的参考和借鉴价值。

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衢宁铁路单线预留双线方案研究

秦国强

铁道工程学报. 2022, 39(2): 19-23.

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研究目的: 为满足客货运量运输需求并预留长远发展条件,部分线路近期修建为单线,预留双线建设条件,线路开通运营后择机适时增建Ⅱ线。单线预留双线铁路需统筹各区段近远期运输需求、Ⅰ线和Ⅱ线工程及实施条件,合理确定车站分布、Ⅱ线预留线位及近期同步实施工程。本文通过衢宁铁路线路方案研究,对单线预留双线铁路设计方法进行探讨。
研究结论: 单线预留双线铁路不仅需要设计好Ⅰ线,还需要预留好Ⅱ线条件。(1)应明确预留Ⅱ线同步实施工程范围,根据Ⅰ线的隧道、桥梁、车站等工程的难易程度,综合比选确定Ⅱ线的左右侧;(2)应尽量减少换侧的次数,并结合具体情况选择好换侧地点;(3)进行Ⅱ线工程预设计时应尽量减少预留Ⅱ线同步实施工程,确有必要时进行工程预留;(4)本研究可为类似单线预留双线铁路设计提供借鉴和参考。

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活动断裂致灾机理及在CZ铁路选线中的应用

毕强, 李伟, 林世金

铁道工程学报. 2022, 39(2): 24-29.

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研究目的: CZ铁路沿线板块活动强烈、构造发育,沿线分布有11条15支全新世活动断裂,线路穿经11支,超过50%的线路位于8度及以上地震烈度区,区内地震活动频繁而强烈,有历史记录以来4.7级以上地震354次,最大地震为1950年8月15日西藏察隅、墨脱8.6级地震,给线路方案的选择以及防灾减灾均带来前所未有的挑战。因此,有必要对活动断裂致灾机理进行系统研究。
研究结论: (1)活动断裂诱发的高烈度地震具有“上盘效应、距离效应、地形效应、持续效应、追随效应”5大致灾机理;(2)活动断裂附近铁路选线应采取“避主盘、远断裂、避险坡、正穿越”的对策;(3)工程设置应遵循“稳固地层、简易工程、优选隧道、留有余量”等原则;(4)本文研究可为滇藏和中尼等复杂艰险山区铁路勘察设计及工程建设提供参考。

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高海拔复杂地层隧道选线方案及工程对策研究

段荣成

铁道工程学报. 2022, 39(2): 30-35.

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研究目的: 近年来我国西部铁路建设过程中的高海拔复杂地层问题日渐凸显,广泛分布的三叠系板岩、新近系砂岩地层极大地增加了隧道建设的难度。本文依托西宁-成都铁路甘青隧道,针对高海拔复杂地层中特长隧道选线及工程问题开展研究,针对影响工程建设的瓜什则盆地开展详细的物探和钻探,并构建瓜什则盆地地层分布模型。
研究结论: (1)结合本工程地质条件和类似工程经验,确定了线路方案选择原则,从施工难度与风险、辅助坑道设置条件、线路设置条件和工程投资等方面对比分析了不同方案的适应性,结果表明绕避瓜什则盆地高位设隧方案最优;(2)结合工程建设难点,对于隧道修建方案、施工方案、高地应力大变形地层以及膨胀岩地层隧道结构设计等关键工程问题分别进行了研究,并给出了对应的工程措施;(3)本研究成果可为类似复杂地层铁路隧道勘察设计提供参考。

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优化地层界线在提高软基勘察质量中的应用

彭国喜, 蒋良文, 范爱民, 查俊

铁道工程学报. 2022, 39(2): 36-40.

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研究目的: 软弱地基是南方丘间公路、铁路建设过程中最常见的特殊岩土之一,在施工中,软弱地基若处理不当或处理不彻底,往往导致上部的挡墙、抗滑桩等支挡措施失效,从而影响工程建设进度及后期运营安全,这类丘间软基变更的问题日渐突出。本文先分析丘间软基的类型及其破坏类型,后探讨包括“勘探设备、天气”等导致软基变更等原因,并确立一系列优化软基地层界线的原则。
研究结论: (1)根据有机质含量、孔隙比、天然含水率等指标,将丘间软基主要分为季节性软土、淤泥质软土两类;(2)采用“钻探+静探”的综合手段进行勘察,软基的深度应由钻探来确定,而静力触探主要用来确定软基的地基承载力等力学参数;(3)确立了“避免勾画‘透镜体’原则、沟心软基最大化原则、陡坡软基最不利原则”等一系列优化软基地层界线的方法;(4)本文研究对提高南方丘间软基的勘察质量、减少在施工阶段的软基变更具有指导意义。

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高压喷射注浆纠偏技术关键控制参数探讨

陈占, 朱江江, 彭志鹏, 周勇, 陈侃

铁道工程学报. 2022, 39(2): 41-45.

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研究目的: 大量实践证明采用高压喷射注浆方式进行桥梁纠偏是一条切实可行的技术措施。通过分析地基处理桥梁纠偏原理,建立水泥浆射流冲蚀破坏土体理论模型,基于高压射流理论,以纠偏量最大、回弹量最小、纠偏效果最优为基本求解条件,推导纠偏施工关键控制参数表达式,确定钻杆最佳旋转速度和提升速度,以及水泥浆液喷嘴出口压力和水灰比,并以现场典型工程实际纠偏效果进行验证。
研究结论: (1)喷嘴直径一定时,水泥浆液射流功率与喷嘴出口压力的3/2次方成正比,与水泥浆液密度的1/2次方成反比,提高注浆压力可有效增大射流功率,达到较好的纠偏效果;(2)以文中工程实例地层条件,钻杆最佳旋转速度和提升速度分别为25.1 r/min和16.3 cm/min,水泥浆液喷嘴出口压力应为5 MPa,水灰比应控制在0.8 ∶1.0;(3)采用计算的关键控制参数,在实际工程中取得了良好的纠偏效果,表明所建理论模型和计算参数能用于指导现场实际施工;(4)本研究成果可为地基处理桥梁纠偏提供实用的关键控制参数,实现最优纠偏效果。

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100 m简支钢桁梁桥无缝线路伸缩力影响因素研究

徐浩, 林红松, 田春香, 蔡文锋

铁道工程学报. 2022, 39(2): 46-51.

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研究目的: 某客货共线铁路上多跨100 m简支钢桁桥上采用无砟轨道无缝线路,为研究100 m简支钢桁梁桥无缝线路伸缩力及其影响因素,建立线-桥-墩一体化空间有限元模型,研究桥梁跨数、简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度、线路阻力布置方式和桥梁支座布置方式等设计参数对无缝线路伸缩力的影响规律。
研究结论: (1)钢轨伸缩力随简支钢桁梁跨数的增加而增大,对于多跨100 m简支钢桁梁桥,可只取8跨进行计算;(2)随着简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度的增大,钢轨伸缩力和简支钢桁梁墩台力均随之增大,从减小钢轨伸缩力和墩台受力的角度考虑,简支钢桁梁桥墩纵向水平刚度不宜过大;(3)在简支钢桁梁范围内布置小阻力扣件可减小52.95%的钢轨伸缩力;(4)为减小钢轨伸缩力和简支钢桁梁墩台力,相邻混凝土简支箱梁与简支钢桁梁宜采用相同方向的支座布置方式;(5)相关研究成果可为大跨简支钢桁梁上无缝线路设计提供借鉴和参考。

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运营高速铁路动静态检查数据协同关系研究

石德斌, 杨怀志

铁道工程学报. 2022, 39(2): 52-55.

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研究目的: 运营高速铁路运用期间需要周期性的和随机的进行轨道检测及基础变形测量,以随时评价掌握线路的平稳和安全状态,是高铁运控系统的重要组成部分。在高速铁路领域,一直以来对线路轨道的测量方式、测量精度和评价指标意见不尽一致,行业内对轨道测量设备及数据处理的研究课题项目较多。本文从轨道的线形性质、线形组成与表达、测量精度推导等方面展开论述,提出轨道线形检测数据的使用原则和方法。
研究结论: (1)研究了基础变形的表现形式、观测方法和病害程度控制指标,提出了轨道检测应遵循“动检为(wéi)主,静检为(wèi)修”的原则,在满足轨道维修需要的轨道控制网精度和范围的前提下开展轨道控制网复测及轨道静态检测;(2)轨道空间线形坐标点测量的基准是内部精度和外部精度满足规定的轨道控制网,其起算基准可以是坐标控制,也可以是尺度基准+方向基准联合控制;(3)线路轨道及基础结构养护维修的方案和时机确定,应合理分析和权衡研判高铁线路的受影响程度及主次因素;(4)本研究成果对线路轨道检测与养护工作具有借鉴意义。

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路桥过渡段无砟轨道长期温度梯度试验研究

苏成光

铁道工程学报. 2022, 39(2): 56-61.

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研究目的: 为确定路桥过渡段无砟轨道温度梯度荷载合理取值,以减少翘曲、开裂等病害的发生,延长无砟轨道的使用寿命,本文以沪杭高铁路桥过渡段无砟轨道为对象进行为期一年的温度梯度实测试验,分别对轨道板、支承层全年内温度梯度分布情况及概率分布进行数据统计分析。
研究结论: (1)轨道板上部温度梯度变化范围明显大于整体温度梯度变化范围,因此在利用温度荷载进行轨道安全设计时,建议取轨道板上部温度梯度作为轨道板温度梯度荷载的取值;(2)轨道板出现负温度梯度的概率明显大于正温度梯度,全年有三分之二的时间分布在-30~0 ℃/m区间范围内;(3)支承层的温度梯度变化范围小于轨道板的温度梯度变化范围,主要集中在-4~4 ℃/m区间范围内;(4)轨道板和支承层的温度梯度概率分布均服从指数函数分布;(5)本研究结论可为路桥过渡段无砟轨道的设计、施工及养护维修提供理论支撑。

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铁路小半径曲线转体施工矮塔斜拉桥设计研究

左家强

铁道工程学报. 2022, 39(2): 62-67.

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研究目的: 邯济铁路至胶济铁路联络线工程跨胶济客专特大桥采用(120+120)m双线矮塔斜拉桥跨越胶济铁路和大正路,斜拉桥位于R=800 m的小半径曲线上。该桥采用转体施工,转体吨位达到2.5万吨。设计中采用空间梁单元模型、空间梁格模型、空间实体元模型进行结构计算,对复杂的结构空间受力进行深入研究分析,并采用合理的构造措施,确保结构安全。
研究结论: (1)采用空间梁单元进行结构分析,并通过空间梁格模型考虑曲线及多腹板受力不均的影响,可保证主梁计算结果的可靠性;(2)采用桥塔设置上横梁、斜拉索在桥塔设置横向偏心、桥塔下部设置竖向预应力钢束等措施,可有效解决斜拉索径向力作用下桥塔横向受力问题;(3)采用第六代索鞍,索鞍两侧斜拉索通过单侧双向抗滑锚固装置实现双向抗滑的目的,抗滑力更明确,施工更方便;(4)球铰及下转盘向曲线内侧分别设置1.4 m、1.0 m的偏心,保证转体时的结构平衡,并改善基础受力;(5)本研究成果对今后类似桥梁的设计具有一定的借鉴意义。

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基于先简支后连续的高铁道岔连续梁设计研究

徐斌

铁道工程学报. 2022, 39(2): 68-72.

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研究目的: 为克服满堂支架现浇施工的缺点,首次在高铁道岔连续梁施工中应用先简支后连续工法。本文通过有限元施工模拟,以及宝兰客专工点的实际造价、工期对比,来验证先简支后连续工法的力学合理性与经济优越性,分析优化先简支后连续工法的合龙参数,给出工程应用建议。
研究结论: (1)较完全简支体系,先简支后连续体系通过刚度大幅提高,能够满足桥上道岔结构的变形限值;(2)较完全连续体系,先简支后连续体系在制梁架设过程中已完成大部分的收缩徐变、不均匀沉降,体系转换后,徐变和沉降引起的附加变形、次内力大幅降低,受力性能优化;(3)采用基于移动模架、预制架设的先简支后连续工法能够避免支架施工,在造价、工期方面取得巨大效益;(4)先简支后连续工法中合龙钢束向下锚弯、先边跨后中跨对称合龙能够减小结构位移、次内力;(5)本研究可为后续大量高铁道岔连续梁的施工建造提供经验参考。

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中低速磁浮标准箱梁弯曲抗裂试验及性能评价

赵志军

铁道工程学报. 2022, 39(2): 73-78.

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研究目的: 磁浮列车对箱梁的刚度和强度要求极高,但目前尚无针对磁浮箱梁进行抗裂性能的相关试验。为了评估中低速磁浮箱梁的受力性能,本文对长沙25 m磁浮标准箱梁开展弯曲抗裂静载试验,通过测试标准箱梁在荷载作用下的位移、应力和裂缝开展情况,评估预制梁在实际工作状态中的强度、刚度及抗裂性,为磁浮列车的正常运营提供试验依据,并为类似工程提供数据支撑。
研究结论: (1)磁浮标准箱梁开裂前处于弹性工作状态,刚度能够满足设计要求;(2)实测箱梁开裂荷载为258.9 kN,较理论值有较大提高,可评定为全预应力梁抗裂合格;(3)梁体开裂前截面应变分布基本符合平截面假定,实测中性轴位置与理论值相差极小;(4)箱梁开裂后截面应变有明显重分布,随荷载增大,梁体跨中裂缝宽度逐渐增大,加载至372.2 kN时箱梁跨中最大裂缝宽度达0.053 mm;(5)本文研究表明25 m磁浮标准箱梁的受力性能满足规范要求,其构造和设计可在中低速磁浮工程中推广应用。

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跨座式单轨钢混组合后浇带合理分析方法

周帅, 于鹏, 曾永平, 徐升桥, 聂建国

铁道工程学报. 2022, 39(2): 79-84.

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研究目的: 以全国首例跨座式单轨简支转连续梁桥为例,其负弯矩区后浇带为“混凝土梁上覆钢板”的断面形式,后浇带纵筋采用绑扎长度短于规范的“帮条钢筋”。上述构造明显有别于常规结构,为明确其受力性能,本文对多种相关的有限元模拟理论开展不同参数下的比较,重点研究结构承载力和抗裂性能,并给出合理的分析方法。
研究结论: (1)相比弥散裂缝和断裂力学模型,离散裂缝模型为钢混组合后浇带开裂模拟的最合理方法;(2)相比含钢筋的实体混凝土单元或钢筋采用桁架元但未设钢混界面的模型,在桁架元基础上增设植入式界面单元的模型为“帮条钢筋”模拟的最合理方法;(3)后浇带主筋应力随其直径增大而减小,但强度安全系数则先增大后减小,故直径并非越大越好;(4)采用本文的建模方法和裂缝公式,可直接指导该类结构的设计并减少建模分析工作量。

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高速铁路接触网提速改造策略探讨

杨佳, 鲁小兵, 关金发

铁道工程学报. 2022, 39(2): 85-89.

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研究目的: 与新建高速铁路相比,既有运营高速铁路的接触网系统在提速改造的设计、施工及运营等方面更加艰巨且复杂,系统关联性强,参数变化多,论证决策难,施工运营风险高,尚缺乏系统、标准的方法和思路。本文基于国内外首次将300 km/h提速至350 km/h的成渝客专工程实例,全面剖析提速改造对高速接触网系统的要求,紧紧围绕可行性分析、系统性能提升、装备性能提升、施工质量提升、施工运维过程安全保障以及工程验收六个阶段的实施目标,从系统层级和子系统层级间的关联及需求,深入研究并提出提速改造前、中、后全过程的性能提升需求及应对策略,形成高速接触网提速改造的技术路线,为既有运营高速铁路提速改造以及更高速度铁路的工程建设、技术体系的完善等提供技术支撑、思路和范式。
研究结论: (1)结合服役特点,厘清了高速接触网提速改造面临的困难及挑战;(2)基于目标需求以及运营现状,建立了高速接触网提速改造技术路线;(3)提出了高速接触网在设计、施工及运营等方面的提速改造策略;(4)本研究成果可为轨道交通领域提速提质工程建设提供指导。

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双边贯通供电方式下牵引变电所保护配置研究

王继来

铁道工程学报. 2022, 39(2): 90-95.

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研究目的: 为解决电气化铁路尤其是山区电气化铁路中电分相带来的列车降速、失电、过电压和供电可靠性等问题,提出双边贯通供电系统的方式,使相邻两牵引变电所之间贯通连接,实现两所范围内接触网的贯通供电。而双边贯通供电方式下的牵引变电所保护配置方案与单边供电模式存在显著差异,对牵引变电所的主接线形式及运行方式以及牵引供电系统的可靠性有着重要影响。本文依托双边贯通供电试验项目,以110 kV牵引变电所为例,从双边贯通供电系统结构特点出发,对牵引变电所的保护配置方案进行研究。
研究结论: (1)双边贯通供电方式下,牵引变电所的馈线增加联跳保护;(2)双边贯通供电方式下,在牵引变电所内增加独立的27.5kV母线保护;(3)双边贯通供电方式下,牵引变电所的进线宜与地方变电所联合设置进线线路光纤差动保护;(4)本研究结论可为双边贯通供电技术的工程应用提供理论基础。

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独柱高架车站抗震性能化设计及节点研究

高修建, 刘强

铁道工程学报. 2022, 39(2): 96-102.

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研究目的: 为保证独柱高架车站结构抗震设计安全可靠、经济合理,采用抗震性能化设计方法对其进行系统研究。首先建立结构Midas-civil分析模型,研究其动力特性,对主要受力构件进行小震、中震、大震工况下的抗震验算,然后建立关键梁柱节点ABAQUS有限元分析模型,研究节点区域在正常使用阶段和大震工况下的应力状态。
研究结论: (1)根据结构特点,分别设定了建筑结构规范与铁路规范下抗震性能目标;(2)小震反应谱、时程分析的计算结果表明,楼层最大层间位移角等均满足性能目标要求;中震工况作用下,墩柱、盖梁验算结果均满足性能目标要求;(3)大震弹塑性时程分析结果表明,墩柱构件虽然截面开裂,但内部钢筋不屈服,滞回曲线呈线性;(4)梁柱节点有限元分析表明,大震工况下节点上表面混凝土轻微开裂,内部钢筋未屈服,满足大震不屈要求;(5)本研究成果可为高架车站结构抗震设计提供参考。

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2022年, 第39卷, 第2期　
刊出日期：2022-02-15

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