铁道工程学报

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刘琦, 岳志勤, 陈传勇, 丁浩江

铁道工程学报. 2023, 40(4): 1-5.

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研究目的：西南山区地形、地质、水文、气象等铁路建设环境最为复杂,地上地下、表生内生地质灾害点多面广,其危害类型多,危害大小和危害持续性不一。复杂艰险山区铁路选线需要综合决策的因素众多,其中从铁路全生命周期分析、研究、规避、处理各种地质灾害风险,是铁路选线需要解决的重点问题。
研究结论：(1)减灾选线是地形选线、地质选线、环保选线基础上的延伸;(2)地质灾害识别是减灾选线的基础,其发生、发展规律研究和预测是减灾选线的根本;(3)综合分析、研究铁路与周边环境的相互作用关系是减灾选线的关键;(4)减灾选线是铁路全生命周期内安全、效益等综合权衡决策的最佳结果,是对铁路全生命周期的审视和控制;(5)本研究成果可供其他复杂艰险山区铁路工程借鉴。

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铁路深埋隧道地应力数据处理系统研究

张晨, 刘桂卫

铁道工程学报. 2023, 40(4): 6-11.

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研究目的：研发一套适用于铁路深埋隧道地应力测试数据处理的软件系统,利用水压致裂法地应力实测数据,以多模块数据联动的方式实现地应力原始数据处理、岩爆预测、地应力场神经网络反演、报告自动编制等功能,为铁路深埋隧道地应力评估分析提供工具。
研究结论：(1)以多模块联动的方式组织地应力数据,能够实现更加高效、快捷的地应力数据分析流程;(2)以结构树引导、人机交互的方法组织文字及图、表等素材,能极大提高地应力评估报告的编制效率,为地应力快速分析评价提供了良好支撑;(3)以汕汕铁路大南山隧道为案例,利用该软件系统进行地应力数据处理分析,程序化操作流程也避免了人为因素的干扰,提高了工作效率和分析结论的准确性;(4)本文所研究的系统可满足铁路深埋隧道地应力评估分析的各种需求。

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布袋注浆桩地基加固扰动影响试验研究

程红梅

铁道工程学报. 2023, 40(4): 12-17.

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研究目的：布袋注浆桩常用于邻近营业线等对扰动变形控制严格或净空受限的复杂环境下地基加固,为研究布袋注浆桩地基加固施工过程对桩侧土体的扰动影响范围及程度,选取典型软弱地基路基工点进行现场试验,分别对单桩和群桩施工过程中桩侧土体的水平位移进行测试分析。
研究结论：(1)桩侧土体水平位移随时间呈“先增大后减小并最终趋于稳定”的变化趋势,最大位移发生在注浆结束至成桩1~2 d内;(2)单桩施工时桩侧土体最大水平位移的空间分布与桩身所处地层特性相关,常发生在力学性质较差的软土层范围;群桩施工时桩侧土体水平位移总体上随深度减小,最大位移一般处于浅表;(3)实测数据表明,试验工点地层条件下,单桩施工时,距离桩中心1 m处桩侧土体水平位移小于25 mm;群桩相向靠近施工时,其扰动显著影响半径约为1.8 m,影响半径以外桩侧土体水平位移不超过15 mm;(4)试验工点的布袋注浆桩施工工序、工艺对运营线路的影响较小,类似工程可通过优先施工邻近既有线桩基形成先期隔离,采用背向远离既有线施工、降低注浆压力等措施,进一步减小对既有线的影响;(5)布袋注浆桩可在邻近营业线地基加固工程中推广应用。

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轴重40 t重载列车纵向关键性参数的探讨

段根生

铁道工程学报. 2023, 40(4): 18-23.

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研究目的：为了解决在境外40 t重载铁路前期研究和竞标中,无相关国内标准可以参考而带来的技术风险,本文在研究国外技术参数时,结合我国重载铁路的多年实践经验、相关技术标准及车辆设备的相关参数,构建轴重为40 t列车仿真模型,模拟长编组重载列车受力情况,探究不同代数差、竖曲线长度及竖曲线半径对列车纵向冲动的影响,提出合理性建议。
研究结论：(1)通过仿真模拟分析可知,设计参数如下:重车方向的最大坡度应小于等于8‰;当两个邻近坡段的坡度差小于等于4‰时,竖曲线可不设;邻近坡段的最大坡度差应小于等于20‰,特殊条件下不得大于24‰,相邻坡段必须用竖曲线连接,长度不应小于1 500 m;相邻坡段应以纵向曲线进行衔接,竖曲线半径应大于或等于10 000 m;(2)本研究结论可为40 t轴重及以下的重载列车纵断面参数选取提供参考。

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重载铁路简支梁桥墩纵向水平刚度限值

谢铠泽, 李粮余, 徐浩, 陈树礼

铁道工程学报. 2023, 40(4): 24-30.

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研究目的：桥墩纵向水平刚度是桥梁结构及桥上无缝线路设计的核心参数,本文基于梁轨相互作用原理和重载铁路线路特点,建立线-桥-墩一体化计算模型,分析简支梁桥墩纵向水平刚度对梁轨相互作用的影响,在综合考虑轨温变化幅度、线路设计速度、钢轨类型、线路坡度等因素下,确定重载铁路常用跨度简支梁桥墩纵向水平刚度限值。
研究结论：(1)当重载铁路采用60 kg/m钢轨时,制动工况下的梁轨相对位移及钢轨强度均为桥墩纵向水平刚度控制指标;当采用75 kg/m钢轨时,控制指标仅为制动工况下的梁轨相对位移;(2)对于30 t轴重平坡单线铁路,12 m、16 m、20 m、24 m、32 m、40 m和48 m跨度简支梁桥墩纵向水平刚度限值分别为190 kN/cm、240 kN/cm、290 kN/cm、340 kN/cm、490 kN/cm、650 kN/cm和810 kN/cm;(3)线路坡度会影响桥墩纵向水平刚度限值,坡度为15‰的线路对应桥墩刚度限值约为平坡线路对应值的1.10~1.25倍;(4)本文提出的重载铁路常用跨度简支梁桥墩纵向水平刚度限值可为桥墩加固及养护提供参考。

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市域铁路桥上板式无砟轨道静力特性研究

陈晖

铁道工程学报. 2023, 40(4): 31-37.

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研究目的：结合国内高速铁路及地铁各类预制板式无砟轨道应用经验,提出一种适用于市域铁路桥上的新型板式无砟轨道。为验证市域铁路新型板式无砟轨道结构在服役过程中受力和变形能否满足要求,建立可考虑板式轨道各部件复杂相互作用关系的精细化有限元分析模型,研究轨道结构在列车、温度和桥梁挠曲变形外界复杂荷载作用下的静力特性,揭示市域铁路桥上新型板式无砟轨道的受力变形规律。
研究结论：(1)轨道板和自密实混凝土层在列车荷载作用下应力峰值出现在限位凸台与自密实混凝土相连位置,最大拉应力分别为0.633 MPa和0.752 MPa,最大位移分别为0.894 mm和0.010 9 mm,整体受力变形较小,满足规范设计要求;(2)轨道板和自密实混凝土层在温度荷载作用下应力峰值出现在限位凸台倒角位置,最大拉应力分别为2.105 MPa和1.74 MPa,最大位移分别为1.039 mm和0.041 9 mm,满足受力变形要求;(3)桥梁挠曲变形荷载作用下的轨道板和自密实混凝土层最大拉应力分别为1.297 MPa和1.326 MPa,层间相对位移最大值为0.348 mm,轨道整体受力性能以及层间协调变形能力良好;(4)本研究成果可为市域铁路板式轨道结构优化设计提供借鉴和参考。

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高速铁路震后线形修复方法及参数评估

张明

铁道工程学报. 2023, 40(4): 38-43.

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研究目的：高速铁路无砟轨道震后变形错断量大,设计标准控制严格,如何结合震后现状快速恢复线形是高铁发展中遇到的新挑战。本文以兰新高铁大梁隧道至祁连山隧道段线路震后修复为背景,研究线路平、纵断面线形修复方案及参数设置问题,并建立中国标准动车组车辆-线路动力学分析模型,从安全性、舒适性角度评估高铁无砟轨道震后修复方案。
研究结论：(1)圆曲线半径设置为16 000 m,长度设置为0.4v可较好适应震后线路现状,震后线路修复可适当突破12 000 m和0.6v规范规定的圆曲线半径和长度限值要求;(2)欠超高时变率影响旅客乘坐舒适性,超高时变率与运行安全性更加密切,在满足超高时变率条件下可适当突破欠超高时变率,有利于灵活选配灾后线路线形参数;(3)圆曲线及夹直线长度均对行车性能有一定影响,夹直线长度对车辆安全性和舒适性影响更为显著,线路方案比选中应优先考虑满足夹直线长度要求;(4)本研究成果对高铁灾后抢修具有参考价值。

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洮河大桥主桥桥式方案研究

易成

铁道工程学报. 2023, 40(4): 44-49.

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研究目的：洮河大桥为兰合铁路的控制性工程,大桥位于高烈度地震高山峡谷区,峡谷呈典型的“U”字形,峡谷两岸坡面陡立,基岩裸露,桥梁方案需结合地形条件、地质条件、施工条件、结构安全、景观效果、工程造价等因素综合考虑研究。根据通航要求、地形条件和景观效果等确定采用主跨220 m的钢筋混凝土拱桥方案,进而对钢筋混凝土箱形板拱采用劲性骨架法施工和钢筋混凝土X形拱桥采用悬臂浇筑法施工分别进行研究分析,确定钢筋混凝土箱形板拱和钢筋混凝土X形拱桥构造尺寸,并计算拱肋应力、刚度、稳定性、动力特性及拱座应力是否满足规范要求。
研究结论：(1)通过对洮河大桥主桥两个拱桥方案进行综合比较,拱肋应力、刚度、稳定性、动力特性及拱座应力均满足规范要求;(2)钢筋混凝土板拱采用劲性骨架法施工很好地解决了施工中刚度和稳定性的问题,施工经验丰富,技术成熟,安全性好,为国内拱桥普遍使用的施工方法;(3)本文研究对高烈度地震区、高山峡谷区的大跨度拱桥设计具有借鉴意义。

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铁路大跨度中承式钢管混凝土拱桥抗震设计

戴胜勇, 张敏, 陈克坚, 刘名君

铁道工程学报. 2023, 40(4): 50-54.

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研究目的：大跨度钢管混凝土拱桥具有良好的跨越能力,近年来在公路、铁路等交通领域得到了较好的发展和应用,但在8度及以上高烈度地震区尚未有成功建设的案例,其抗震性能及措施尚有待研究。本文以拉林铁路藏木雅鲁藏布江大桥(以下简称藏木大桥)为背景,制定合理的抗震设防标准及性能指标,根据大跨度桥梁抗震概念设计原则,确定抗震设计方案,建立数值模型,开展非线性时程分析,研究铁路大跨度中承式钢管混凝土拱桥抗震性能和合理减隔震措施。
研究结论：(1)大跨度中承式钢管混凝土拱桥采用一联连续的窄幅主梁、减重、综合减隔震措施等减隔震方案,能有效降低结构地震内力,控制罕遇地震工况下位移;(2)研究成果表明大跨度中承式钢管混凝土拱桥当采用合理的结构和减隔震措施后具有较好的抗震性能,在8度高烈度地震区主体结构在罕遇地震作用下也能保持基本弹性,具有良好的技术、经济性能;(3)本研究成果可为高烈度地震区铁路大跨度钢管混凝凝土拱桥设计提供参考和借鉴。

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川中红层软岩高速铁路隧道基底上拱机理研究

刘毅, 陈梦发, 程谦恭

铁道工程学报. 2023, 40(4): 55-59.

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研究目的：由于川中红层其特殊的物理力学性质,区域内多个高速无砟铁路隧道发生基底上拱病害,严重影响铁路运行安全。本文以川中软岩某高速铁路隧道为研究对象,结合实际工程地质条件和现场调查,概化物理模型,通过离心模型试验、数值模拟,分析开挖前后法向与水平应力大小关系,研究侧压力系数、软岩埋深、软岩层厚对基底上拱的影响,以期为铁路勘察设计提供技术帮助。
研究结论：(1)法向与水平应力的相对大小是造成隧道及其下伏地层上拱的关键因素,开挖后地应力的变化是导致基底发生上拱病害的重要原因;(2)软岩夹层改变了夹层内及其下部地层位移矢量方向,也大大增加了基底上拱量;(3)隧道基底最大上拱量随初始侧压系数增加而增大,最大上拱地层深度和范围随着初始侧压系数、软岩埋深和软岩层厚的增加而减小;(4)本文研究可为运营铁路工程整治措施提供参考。

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山区铁路隧道底鼓变形评价方法研究

陈明浩, 张广泽, 赵晓彦, 贾哲强, 许胜

铁道工程学报. 2023, 40(4): 60-66.

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研究目的：山区铁路隧道底鼓变形是近年来高速铁路运营阶段的一种常见病害,由于其变形机理复杂,目前尚无具体可靠的评价方法,本文通过总结10座隧道底鼓案例,对铁路隧道底鼓工程特征、变形机理、致灾因子进行系统研究,提出更符合工程实际的定量分级方法。
研究结论：(1)基于工程案例统计分析,提出了铁路隧道底鼓为类似“两端固定的板梁受力后向临空面弯曲”的蠕变变形机理;(2)提出了基于隧道开挖跨度、最大初始地应力、岩层层厚、岩层倾角、岩石单轴饱和抗压强度五项指标的定性判识方法;(3)建立了基于岩石强度应力比R/σ_max和岩层层厚h两项关键指标的铁路隧道底鼓等级划分标准;(4)本研究成果适用于山区铁路隧道勘察、施工、运营三阶段隧道底鼓变形分级分段评价,具有很好的推广应用前景。

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400 km/h接触网系统导线工作张力选取研究

杨佳, 鲁小兵, 关金发, 丁润, 张家玮, 刘志刚

铁道工程学报. 2023, 40(4): 67-73.

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研究目的：400 km/h接触网系统尚无相关技术标准及工程应用,接触网导线及张力体系属于弓网系统核心关键技术。本文依托CR450科技创新工程,从400 km/h更高速度下接触网系统电气、机械及弓网受流等性能需求出发,剖析接触网导线张力选取的关键因素,提出科学合理的技术路线,通过弓网动态耦合仿真以及结构有限元分析等,优配出400 km/h接触网导线截面及张力组合,并开展工程适应性分析,完成接触网系统方案及参数校验,最终提出400 km/h接触网导线截面及张力组合,建立400 km/h接触网系统的关键技术参数。
研究结论：(1)增大接触线工作张力能有效提升弓网动态耦合性能,适当提升承力索工作张力能有效抑制定位点动态抬升、降低吊弦荷载;(2)400 km/h接触网系统导线工作张力优选截面150 mm²接触线(额定工作张力36 kN)和截面120 mm²承力索(工作张力28 kN);(3)形成的400 km/h接触网系统参数,在弓网受流、悬挂布置、装备性能以及施工、维修等方面,均具有很好的工程适应性和可实施性;(4)本研究成果可为轨道交通领域高速铁路工程建设提供参考和借鉴。

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牵引供电系统网压计算方法研究

黄军

铁道工程学报. 2023, 40(4): 74-77.

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研究目的：牵引供电系统电压计算方法在现行规范《牵引供电系统电压损失的计算条件和方法》(TB/T 1652—1996)中有详细规定,然而在实际运营中发现,当牵引供电系统负荷较重、牵引网电压降较大时,上述规范的计算结果已不能满足实际需求。已有文献对上述情况进行分析,但提出的改进方法与实测结果仍有一定差异。本文针对上述情况,借鉴电力系统前推回代电压计算方法对单线牵引供电系统电压进行计算,分别从理论推导证明、时域仿真、现场实测三个方面对上述三类方法进行分析比较。
研究结论：(1)电力系统前推回代方法在单线牵引供电系统电压计算时较现行规范与前人改进算法更为准确;(2)本研究结论可作为现行规范《牵引供电系统电压损失的计算条件和方法》(TB/T 1652—1996)的有效补充。

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城际铁路枢纽合建变电所优化设计研究与实施

陈乃海

铁道工程学报. 2023, 40(4): 78-83.

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研究目的：城际铁路枢纽车站是多条线路客流的交汇处,枢纽变电所位于枢纽车站附近,联系多个电源,出线回路较多,停电将造成较大影响。枢纽变电所对城际铁路供电的稳定性和可靠性起到重要作用。本文结合广佛环线屏山变电所的特点,阐述屏山变电所的主要设计方案,对城际铁路枢纽合建变电所的优化设计进行分析和讨论。
研究结论：(1)综合考虑变电所外部电网的接入条件,进行多方案比选,选择最优的外部电源接入方案;(2)枢纽变电所通常采用牵引变电所、电力变电所合建的方式,以减少外部电源投资;(3)枢纽合建变电所一般采用全室内布置形式,以节约用地及减少变电所对周围地块商业价值的影响;(4)本研究成果可应用于用地紧张、外部条件复杂的城际铁路枢纽变电所的设计与施工。

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基于BIM多元数字化协同技术赋能建筑设计发展

孟然

铁道工程学报. 2023, 40(4): 84-88.

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研究目的：数字化的快速发展改变着各个行业的运行模式,同样包括建筑设计行业,不断冲击着固有建筑设计理念,更新着设计手段。相较整个建筑领域,铁路工程建筑设计BIM应用起步较晚,很多技术还处于摸索阶段,应用不系统。应对铁路工程项目自身的特殊、复杂性以及建设紧迫性,也需要更高效的技术手段助力建筑设计。通过多元数字化协同技术的展现力与交互能力拓宽建筑设计思维维度,通过数字化技术的实操性为工程建设的优质呈现加分,引导后续工程的设计应用。
研究结论：(1)通过工程实践尝试,实现了BIM+多元数字化技术在铁路工程建筑设计过程中不同阶段的实践应用,提出了数字技术在建筑设计发展转型、赋能的研究方向;(2)明确了以功能为载体的建筑空间随数字技术发展的演变趋势,以及设计理念转型的必然;(3)BIM+多元数字化协同技术的应用将为建筑设计提供更为真实有效的设计手法;灵活、便捷的空间分析能力;更精准、可实施的建造技术,以技术力实现内容力;(4)BIM+多元数字化协同技术可广泛应用于工程建设的全生命周期,现阶段在铁路工程的建筑设计环节具有积极的推广价值。

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装配式混凝土地下车站结构应用与研究进展

邵莹, 胡双平, 高志宏, 胡翔

铁道工程学报. 2023, 40(4): 89-93.

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研究目的：地铁系统是我国大中城市公共交通体系的重要组成部分。目前,我国的地铁区间隧道已普遍采用装配式混凝土衬砌结构,但在地下车站方面仍以传统的现浇混凝土结构为主。为了进一步提升地铁建设的工业化水平,有必要在地下车站中推广应用装配式混凝土结构。本文系统介绍目前工业与民用建筑中装配式混凝土结构的主要形式以及国内外有关装配式混凝土地下车站结构的应用与研究进展,并在此基础上对今后我国装配式混凝土地下车站结构的发展进行展望。
研究结论：(1)在工业与民用建筑领域,我国已形成了较为成熟的装配式混凝土结构技术体系,这为装配式混凝土地下车站结构的发展提供了良好的基础;(2)国外较早开展了装配式混凝土地下车站结构的工程应用但相关研究较少,我国的应用与研究尚处于起步阶段,亟待加强;(3)为了加快推动我国装配式混凝土地下车站结构的发展,建议结合工业与民用建筑领域的已有成果,在装配式混凝土结构方案、关键连接接头受力性能、结构抗震性能与防水性能等方面开展重点攻关;(4)本研究结论可为我国装配式混凝土地下车站结构的发展提供参考和借鉴。

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铁路EPC项目施工影响因素研究

康景亮, 郑贺民

铁道工程学报. 2023, 40(4): 94-98.

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研究目的：本研究采用模糊层次分析法,依托克塔铁路工程实践,对影响铁路EPC项目施工的主要因素进行理论分析,从自然、市场、技术、管理和社会五个方面构建铁路EPC项目施工影响因素指标体系;通过定量分析确定各指标权重,并根据分析结果建立铁路EPC项目施工控制流程及框架;最后,通过回溯该流程与框架在克塔铁路工程中的应用效果验证其有效性。
研究结论：(1)安全管理、技术复杂程度、质量管理与环水保要求是对克塔铁路EPC项目施工影响最大的环境因素;(2)发挥设计优势,建立以数字平台为支撑、以组织管理为保障、以流程管理和要素管理为重点的施工控制流程及框架,可较好地提升铁路EPC项目施工管理效果;(3)本研究成果可为后续类似铁路EPC项目的施工管理提供借鉴与参考。

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空天地一体化铁路外部环境监管技术研究

甘俊

铁道工程学报. 2023, 40(4): 99-104.

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研究目的：路外环境隐患影响铁路运维安全,单一人工巡检方法存在检视范围小、漏检严重、作业效率低下的问题。本文通过分析研究高精度航空摄影测量和卫星遥感技术用于路外环境隐患建档和排查监测的可行性和精度,并与人工巡检方法融合应用,研究技防+人防相结合的路外环境监测管理方法,解决单一人工巡检存在的问题。
研究结论：(1)高精度航飞建档技术可用于路外环境首次摸底排查工作,总体建档精度满足应用需要;(2)卫星遥感监测可作为路外环境定期排查、指导人工巡检的有效手段;(3)总结的融航空摄影/卫星遥感/人工巡检结合的空天地一体化路外环境监管方法在实践项目中得到成功应用,实现了路外环境风险源隐患从监测发现到处置销号的智能闭环管理,具有推广意义。

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基于建筑企业创建智能化项目管理平台的实施策划研究

冯莎莎

铁道工程学报. 2023, 40(4): 105-110.

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研究目的：为持续提高建筑企业管理创新能力,推进企业高质量发展,全面构建国企数字化智能化改革战略体系,积极推动企业治理与业务结构优化,强化集团管控与项目管理模式创新,特进行基于建筑企业智能化项目管理的创新管理实践,并建立智能化项目管理平台。
研究结论：(1)该平台的建立形成了全方位协同孵化、全方位要素匹配、全方位项目追踪、全方位数据展示、全方位智能监管以及全方位后台管理等六大创新点;(2)该平台可通过信息化、智能化手段助力建筑企业区域经营和立体经营改革,为企业管理人员提供全过程、全方位的项目智能信息;(3)本研究成果对建筑企业高质量发展有一定的借鉴意义。

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2023年, 第40卷, 第4期　
刊出日期：2023-04-15

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