铁道工程学报

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戴均豪

铁道工程学报. 2025, 42(12): 1-6.

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研究目的：轨道交通、公路、输油气管道、输电线路等长大线状工程所面临的地质现象具有变化程度剧烈、各向异性显著等特点,导致常规的地质断面设计面临工作繁重、填绘效率低、数据源稀疏、主观性强等问题。为解决上述问题并提升线状工程地质断面设计的效率与精度,研究提出一套线状工程地质断面隐式建模驱动的正向设计方法。
研究结论：(1)提出了一套基于隐式地质建模的线状工程地质断面正向设计方法;(2)该方法以地质钻孔分层数据、地形数据、地质平面图为数据源,进行数据预处理、隐式地质建模、模型自由剖切以及断面正向设计;(3)在某铁路马富河特大桥工程应用中,模型与断面图有效刻画了桥址区复杂地质体的分布特征;(4)与传统人工地质填绘方法相比,本方法提升设计效率约75%,且能够满足下游专业设计需求;（5）本成果可广泛应用于各类线状工程地质勘察设计领域。

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基于OFDR光纤技术的混凝土裂缝宽度计算方法

吴东亮

铁道工程学报. 2025, 42(12): 7-11.

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研究目的：裂缝的定位及宽度特征是评估钢筋混凝土结构安全状态的重要参数。为此,以某装配式地铁车站的地下连续墙-腰梁-支撑节点试验为依托,通过采用光频域反射计（optical frequency domain reflectometer,OFDR）分布式光纤技术监测裂缝位置与钢筋应变,并结合现有裂缝宽度计算方法,创新提出了基于OFDR分布式光纤技术的钢筋混凝土构件裂缝宽度计算方法。
研究结论：(1)基于OFDR分布式光纤技术测得的钢筋应变准确测试出了钢筋混凝土的开裂位置,并在量值上略大于规范计算值和应变片测试值,显示出了良好的测试性能;(2)采用OFDR分布式光纤技术测得的钢筋应变而计算得到的裂缝宽度与实测裂缝宽度在量值上存在一定差异,但测得的变化规律基本一致;(3)提出了基于OFDR分布式光纤技术的混凝土结构裂缝宽度计算方法,其与规范推荐公式比较,仅引入了一个综合修正系数c,并给出了c的推荐值为0.73;（4）本文研究可为混凝土的裂缝定位及其宽度计算提供参考。

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上软下硬二元地层基坑分级开挖破坏模式研究

万鹏

铁道工程学报. 2025, 42(12): 12-17.

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研究目的：为探究上软下硬地层条件下基坑分级开挖存在的破坏模式类型,针对杭州市典型上软下硬二元地质特征,以富阳某大型基坑项目为背景,通过数值模拟对基坑分级开挖潜在破坏模式进行研究,重点分析内坑宽深比、软硬土层模量比、地连墙插入比等参数对基坑开挖破坏模式的影响。
研究结论：（1）基坑潜在破坏模式受多种参数影响,可能会产生外墙踢脚破坏、外墙土体隆起破坏、外墙支护结构断裂破坏和内墙踢脚破坏四种基本模式;（2）随着内坑宽深比的增大,基坑破坏从外墙滑动破坏转变成外墙的剪切破坏,此时支护结构中部承受较大主动土压力,基坑稳定性由外墙刚度控制;（3）软硬土层刚度比对基坑潜在破坏面发展及稳定性大小影响不大,硬土层的存在会使开挖过程中基坑支护结构最大侧向位移点发生改变,最大变形发生在0.8倍开挖深度附近;（4）外地连墙或其邻近内墙进入强度刚度较大的土层后需关注其在浅部软土层变形过大导致的断裂破坏;（5）本研究成果可为类似上软下硬地层条件下超大超深基坑工程的设计与施工提供一定的参考。

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考虑微裂纹相互作用的岩石损伤本构模型研究

贾哲强, 张茹, 王栋, 任利, 徐正宣, 谢晶, 王哲威, 肖坤

铁道工程学报. 2025, 42(12): 18-23.

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研究目的：由于深部岩体复杂结构特征的影响,深埋隧道围岩变形破坏行为具有显著不确定性,传统微裂纹模型往往忽略裂纹之间的相互作用,本文以微裂纹扩展损伤机制为切入点,在传统微裂纹模型基础上引入自洽模型,旨在更准确地描述复杂地质条件下的岩石力学行为。
研究结论：（1）基于细观损伤力学,充分考虑滑移型裂纹模型的起裂、扩展与相互作用机制,构建了考虑裂纹相互作用的岩石微裂纹损伤本构模型,并与试验数据进行对比验证了模型的可行性;（2）对不同围压、原生微裂纹长度和密度以及断裂韧度影响下的微裂纹模型本构关系进行了系统分析,验证了模型在不同条件下的适用性;（3）本研究成果可为深埋隧道围岩变形破坏的精细化分析与评价提供理论支撑,适用于工程地质勘察领域。

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运营高铁路基沉降高聚物注浆抬升关键技术

周勇

铁道工程学报. 2025, 42(12): 24-29.

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研究目的：受列车长期动载作用和复杂服役环境影响,部分线路无砟轨道路基出现超出扣件系统可调范围的不均匀沉降,严重影响列车安全运行。本文通过数值模拟和正交试验,开展高聚物注浆抬升关键控制参数和施工工艺参数研究,对比分析注浆抬升前后轨道结构动态特性,为后续工程实践提供理论指导。
研究结论：(1)在保证轨道结构正常使用功能下,综合考虑高聚物注浆施工效率和抬升精度,单次最大抬升量可取10~15 mm,最佳抬升孔间距为5.2 m,单个天窗点内可进行多次循环抬升;(2)采用较大的注浆压力7~9 MPa和较短的起发时间5~8 s,同时在注浆抬升前、中、后期适时调整注停节奏,可实现以最小施工成本达到最佳抬升效果;(3)高聚物注浆抬升后,形成的胶结层与轨道-路基体系能很好地匹配,轨道结构各层位动态特性指标变化不大,且均远小于规范限值;(4)本研究结果可进一步完善运营高铁运维技术体系,对保障高铁安全运营具有重大意义。

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大跨钢桁梁桥桥墩沉降对线路平顺性影响研究

杨文茂, 林红松, 徐浩

铁道工程学报. 2025, 42(12): 30-35.

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研究目的：孟加拉帕德玛大桥铁路连接线为客车设计时速120 km、货车设计时速80 km的客货共线铁路,其控制性工程帕德玛公铁两用大桥,主桥为联长900 m连续钢桁梁桥,该桥桥墩最大沉降量理论值达 80 mm,远超我国现行规范限值要求。桥墩沉降所引起的轨道垂向变形降低了线路平顺性,对车辆运行稳定性产生不利影响,亟须量化评估不同沉降工况下的轨道平顺度及车辆动力特性,以确保行车安全。
研究结论：(1)钢桁梁主桥联内单墩沉降量达80 mm时,轨道前后高低最大值为0.685 mm,远小于规范限值,线路平顺性状态良好;(2)钢桁梁主桥联间桥墩沉降量达80 mm时,轨道前后高低最大值为3.360 mm,仍小于规范限值;(3)为进一步提高线路平顺性保持能力,桥梁采用可调支座,以便在桥墩沉降后对梁端高程进行调整;(4)当客车、货车分别以120 km/h、80 km/h速度通过桥梁沉降区段时,脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力、车体振动加速度等动力学指标均满足规范要求;(5)本研究可为长联大跨连续钢桁梁桥桥墩沉降影响评估提供参考和借鉴。

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地铁快线扣件刚度对钢轨不均匀磨耗影响研究

王伟华, 韦臻, 申祎喆

铁道工程学报. 2025, 42(12): 36-40.

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研究目的：钢轨波磨作为轨道交通领域普遍存在的病害,不仅会引发列车振动噪声,还会加速扣件系统疲劳损伤、出现弹条断裂从而威胁行车安全。为探究地铁快线扣件刚度对钢轨不均匀磨耗频域响应的影响,本文建立嵌入钢轨USFD磨损的三维车辆-轨道耦合动力学模型,分析不同扣件刚度和谐波不平顺激励频率下垂向轮轨力以及钢轨不均匀磨耗的频域响应。
研究结论：（1）垂向轮轨力与钢轨磨耗深度在200~1 000 Hz谐波激励下均呈波动上升趋势,并于转向架轮对间钢轨局部二阶（350~420 Hz）、三阶（650~710 Hz）共振频率处出现峰值;（2）随着扣件刚度的增大,这两处峰值的特征频率向高频移动,且对应的钢轨不均匀磨耗深度先增大后减小;（3）当扣件刚度在10~25 kN/mm范围内时,会产生较深的钢轨不均匀磨耗深度;（4）本研究结论可为扣件刚度设计、运营维护提供借鉴与参考。

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山地齿轨旅游轨道交通技术创新与应用

余浩伟, 寇峻瑜, 杨阳, 王开云

铁道工程学报. 2025, 42(12): 41-45.

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研究目的：国家“双碳”战略正推动轨道交通绿色低碳转型升级,传统的轨道交通制式难以完全适应旅游交通多样化和个性化的需求,具有优秀爬坡能力与地形适应性的齿轨交通为山区旅游交通提供了创新解决方案。本文以“轮轨+齿轨”双制式设计的山地齿轨交通为研究对象,探讨山地旅游轨道交通的技术创新与应用。
研究结论：(1)结合山地齿轨交通实际应用场景需要,我国已在轻量化小型化、齿轨驱动技术、120‰坡度齿轨转向架等车辆工程技术,以及齿轨结构与道岔系统、入齿装置及信号控制技术、基础设施稳定性问题等方面取得了系列创新成果;(2)未来山地齿轨交通还将在250‰坡度齿轨转向架、车轨设计协同优化、极端环境适应性、标准体系建设、施工专用技术等方面持续攻关;(3)本研究结果可为山地齿轨旅游轨道交通项目的技术研发提供参考和借鉴。

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高速铁路飞燕式自平衡拱桥主动控制设计研究

魏程峰, 艾宗良, 刘伟, 向律楷, 蔡超, 彭福兵

铁道工程学报. 2025, 42(12): 46-51.

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研究目的：为调整改善高速铁路飞燕式自平衡拱桥拱脚受力及支座反力差较大的问题,本文以成渝中线高速铁路简阳沱江特大桥（72+320+72）m飞燕式自平衡拱桥为例,基于有限元分析和最优化理论,研究采用“缩短系杆下料长度”的主动控制设计技术。
研究结论：（1）主动控制技术能够有效改善飞燕式自平衡拱桥的受力状况,运营阶段边拱拱脚混凝土应力降低了62.2%,主拱拱脚钢管应力降低了25.1%,拱座双排支座反力差减小了86.4%,活动侧支座位移减小了54.7%;（2）基于最优化理论,综合考虑结构内力、反力差、支座位移等多个目标量的改善效果,快速确定了系杆下料长度缩短值;（3）主动控制技术通过系杆预留合龙口主动张拉强迫就位的方法实现,最大张拉力约5 800 t;（4）相关研究成果可为高速铁路飞燕式自平衡拱桥主动控制设计技术研究提供借鉴和参考。

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近接软土基坑高铁桥梁变形注浆控制理论研究

孟长江, 孙红林, 张小玲, 张冰洁, 涂启柱

铁道工程学报. 2025, 42(12): 52-58.

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研究目的：针对近接软土深基坑高铁桥梁2~3 mm级变形控制难题,现有的加强围护结构、分区开挖、设置隔离桩等被动控制措施,控制难度大且会造成造价和工期的显著增加。本文依托珠三角地区某邻近高铁桥梁深基坑工程项目,开展主动注浆变形理论分析,建立力学分析模型,并将深基坑工程场地现场注浆试验结果与理论结果进行对比分析,探索不同影响因素下地基土体和桥墩桩基的位移变化规律。
研究结论：（1）结合压密注浆作用下的球孔扩张理论和既有土体位移的Winkler地基梁模型建立的力学分析模型,可以较好地模拟注浆作用下近接软土深基坑高铁桥梁的变形情况;（2）注浆引起的土体水平位移沿着深度方向呈现外凸型模式,最大水平位移位置位于注浆深度范围的顶部,并且随着注浆距离的增加,同一埋深处的土体位移迅速减小;（3）孔隙水压力的存在会使得浆液的稠度受到影响,从而削弱主动注浆变形控制技术的效果;（4）本研究成果可为近接软土深基坑高铁桥梁变形控制提供一定的理论参考和工程借鉴。

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基于大地电磁测深的隧道围岩等级智能判别方法

许广春

铁道工程学报. 2025, 42(12): 59-64.

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研究目的：围岩等级划分是隧道勘察设计中不可或缺的关键环节,是选择隧道施工方法和围岩加固措施的重要依据。传统围岩等级划分大多依据岩性开展,存在较大误差。大地电磁测深技术有着测深广、精度高的特性,能够获取较深范围的电阻率等值线分布,为深埋隧道围岩等级识别提供了新的技术途径。然而,其解译过程通常依赖于专业人员经验,难以直接用于围岩等级准确判别。为此,本文综合考虑岩性、风化程度、裂隙发育及地下水富集程度等因素,基于大模型分析技术,构建大地电磁测深电阻率与围岩等级之间的对应关系。
研究结论：本文选取67条隧道、共514 304 m长度大地电磁测深数据,构建了围岩等级与大地电磁测深电阻率、岩性、含水量的隧道围岩等级智能判别模型,建立了围岩等级定量化判识方式,并得到如下结论：(1)所提方法充分发挥了大地电磁勘探技术在深部地质结构探测中的优势,显著提升了围岩等级划分的准确性;(2)基于大量现场实测数据,结合数据驱动的智能分析方法,所构建的智能判别模型准确率达96.54%,明显优于传统判别方法;(3)研究成果对于优化隧道施工方案与降低工程成本具有重要应用价值。

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雅鲁藏布江缝合带高地应力隧道岩爆风险评估

周航, 赵晓彦, 冯涛, 张敏, 陈仕阔, 袁东

铁道工程学报. 2025, 42(12): 65-70.

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研究目的：雅鲁藏布江缝合带深埋隧道位于青藏高原腹地,该区域地质构造背景复杂、构造活动强烈,导致工程区初始地应力状态显著偏高。硬岩岩爆是影响隧道施工及运营安全的核心风险源。本文通过钻孔实测地应力和初始地应力场反演分析,研究分析雅鲁藏布江缝合带深埋长大隧道的高地应力特征,并开展隧道岩爆风险评估。
研究结论：（1）雅鲁藏布江缝合带深埋隧道面临显著的地应力挑战,隧道轴线最大水平主应力S_H、竖向主应力S_v的量值范围依次为3.3~43.6 MPa和0.6~48.4 MPa,全线共计7 000 m（占比60.3%）处于高至极高地应力区段,高应力环境是诱发岩爆灾害的关键动力因素;（2）研究区隧道由水平构造应力和自重应力共同控制,呈现显著埋深效应,当隧道埋深小于1 300 m时,以水平构造应力为主;当隧道埋深超过1 300 m时,竖向主应力渐趋主导地位;（3）研究区隧道地层多为Ⅱ、Ⅲ级硬质脆性围岩,岩体完整性系数多在0.60~0.85之间,结合基于岩石弹性变形能指数W_et和岩石强度脆性系数B(R_c/R_t)的岩爆倾向性试验结果,闪长岩和片麻岩具有中等岩爆倾向的储能和释能条件;（4）基于隧道岩爆双指标评价法,研究区隧道全长11 600 m,潜在岩爆孕灾区段全长8 500 m,占总长的73.3%,其中强烈岩爆风险段2 000 m,占岩爆风险段的23.5%;（5）研究区高地应力特征极为显著,局部地应力大小与方向变化频繁,应力时效特征明显,二次应力调整历时较长;此外,隧道工程区闪长岩与片麻岩中结构面发育,导致DK17+750~DK18+250、DK19+000~DK21+000段可能发生超长时滞型岩爆;（6）本文研究成果可为类似深埋长大隧道选线、岩爆风险评估和防控提供参考。

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单线电气化铁路钢轨电位降低措施研究

刘若飞

铁道工程学报. 2025, 42(12): 71-76.

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研究目的：受限于未设置综合地线且不具备上、下行钢轨横向连接的条件,高土壤电阻率地区部分单线电气化铁路面临钢轨电位过高问题：一是大功率机车牵引电流显著偏大;二是受高土壤电阻率影响,钢轨对地泄漏电阻高。两者共同作用导致钢轨电位较其他线路偏高,严重时会威胁人员及设备安全,干扰铁路正常运输秩序,因此必须采取针对性措施降低钢轨电位。
研究结论：（1）目前暂无相关规范及标准对单线电气化铁路的钢轨电位限值作出明确规定;受限于单线铁路的特点,在当前情况下完全按照高铁验收规范执行值得商榷;（2）针对单线电气化铁路的钢轨电位降低措施,实践证明,采用增设接地极与埋设贯通地线的组合方案具有良好效果;（3）在整治钢轨电位过高问题时,建议综合考虑线路条件、负荷大小、土壤电阻率等实际因素进行系统仿真计算,选取经济、高效的工程措施,避免投资浪费;（4）本研究成果可为高土壤电阻率地区单线电气化铁路的钢轨电位治理提供参考。

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接触网附加导线的列车风致振动研究

罗健, 吴孟臻, 古晓东, 何常红, 张琦, 韩凌青, 刘继冬

铁道工程学报. 2025, 42(12): 77-83.

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研究目的：在高速列车通过时,无备用的接触网附加导线会受到复杂列车风载荷的影响而产生大幅振动,进而诱发附加导线断丝断股事故,对高铁的安全稳定运行带来重大安全隐患。亟需对接触网附加导线的列车风致振动进行系统研究,并提出列车抗风能力提升方案。
研究结论：（1）雨棚车站场景下保护线的列车风致振动幅值显著高于其他场景,断丝断股风险突出,正馈线因距列车较远,振动幅值明显降低;（2）当保护线在列车风载荷作用下的垂向位移幅值达到250 mm的极端工况下,端部最大应力超过外层硬铝线的抗拉强度,会直接导致硬铝线断裂;（3）本文以减小保护线在列车风致振动过程中的端部最大应力为目标,以保护线在全服役温度范围内关于最大拉断力的安全系数大于2.5为约束条件,对保护线的张力设置和线夹类型进行了联合优化,优化后保护线端部最大应力显著下降,安全可靠性提升;（4）本研究成果适用于电气化铁路接触网专业领域。

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分级组件化的拓扑密集型站场断面模型研究

丁乐宁

铁道工程学报. 2025, 42(12): 84-89.

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研究目的：铁路站场横断面设计过程专业众多、设备庞杂,从宏观到微观各个层面具有复杂关联、耦合约束且高密度的领接拓扑关系。如何从本质上准确刻画站场特征,并在动态变化的交互设计过程中保持横断面模型的一致性,是当前站场横断面设计面临的关键问题。基于本体建模孪生,开展站场横断面设计研究,有助于全面描述其信息结构,梳理隐含的复杂耦合约束拓扑关系。为此,本文提出了一种分级组件式的横断面本体模型的方法并应用在平庆铁路庆阳站案例中。
研究结论：(1)针对横断面设计中“设备庞杂、关联复杂”的特征,本文提出了一种分级组件式构建横断面本体模型的方法,将设计所涉及概念由宏观到微观分为车场级、路基本体级、填料分区级以及填料分层级组件,并据此抽象出站场横断面本体核心建模元语——类(或概念)与关系;(2)应用OWL本体建模语言对站场横断面本体类及其相关关系进行准确刻画;(3)通过Protégé软件构建出了平庆铁路庆阳站横断面本体模型; (4)本研究成果可进一步探索该本体模型与BIM、GIS平台的深度融合,探索基于规则推理的设计冲突自动检测与优化反馈机制,促进铁路站场数字化设计向智能化与自动化方向发展。

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基于验后残差自适应选星算法的变形监测分析

朱铁栓

铁道工程学报. 2025, 42(12): 90-94.

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研究目的：针对复杂环境下 GNSS 变形监测中存在的选星困难与定位不稳的问题,本文提出了基于验后残差自适应选星的单北斗监测方法。该方法构建了多系统双差载波滤波流程,涵盖周跳检测、钟跳改正、状态估计及模糊度固定等环节,并引入验后残差检核机制剔除低质量观测,减弱粗差干扰。通过遍历共视卫星组合计算残差,动态选取最优组合输出三维固定解。试测验证该方法在强电磁干扰、多路径及低信噪比下具备显著优势。
研究结论：(1)构建了多系统双差载波滤波算法流程,实现了包括周跳检测、钟跳检验与改正、状态参数估计及模糊度固定在内的全流程高精度解算;(2)基于验后残差对低质量卫星观测数据进行检验与剔除,有效减小含粗差观测值对解算稳定性的影响;(3)本研究基于验后残差的自适应选星模式能够在强电磁干扰等恶劣监测环境中显著提升定位结果的稳定性和可靠性,可为类似条件下的GNSS变形监测提供有益参考。

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基于传递函数法的地下枢纽列车振动响应预测

赵斗, 叶少敏, 刘鹏, 姜博龙, 芦峙廷, 刘卫丰

铁道工程学报. 2025, 42(12): 95-100.

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研究目的：以某大型地下轨道交通枢纽车站为研究对象,采用传递函数法对高铁及地铁列车运行引起的地下轨道交通枢纽车站结构的振动响应进行预测,并与传统的有限元模型计算结果进行对比分析,以研究传递函数法在大型复杂建筑结构振动预测中的适用性。
研究结论：（1）传递函数法可以用于列车运行引起的大型复杂建筑结构的振动预测,且具有良好的准确性;（2）相比于传统的有限元法,传递函数法计算效率高,尤其适用于多种车轨工况下大型复杂建筑结构振动响应的计算;（3）对于地下列车振源,地下结构振动响应在轨道的侧面会出现振动放大区,这一现象源于隧道-土体-地下结构系统的振动传递特性;对于高铁和地铁列车而言,其引起的地下结构振动分别在40~60 Hz和50~80 Hz具有较大的量级,这一现象源自高铁和地铁列车-轨道动力相互作用系统的特性;（4）本研究成果可应用于大型地下交通枢纽的振动预测与减振设计,为高铁与地铁沿线建筑结构的振动舒适性评估及低频噪声控制提供一种新的思路。

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不同速度下城市轨道交通盾构隧道断面研究

陈兵

铁道工程学报. 2025, 42(12): 101-106.

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研究目的：在城市轨道交通工程中,盾构法因其对地面环境影响小、施工安全高效,已成为在软土地区修建隧道的主流工法。然而,盾构隧道的断面尺寸直接关系工程的投资成本、施工难度与长期运营效率,对其进行精细化研究具有重大的经济与社会效益。本研究旨在系统性地探讨影响盾构隧道断面尺寸的诸多控制性因素,以期在满足安全与功能需求的前提下,寻求经济合理的断面方案。
研究结论：（1）直流制式轨道交通接触网导线高度要求相对较低,其建筑限界与盾构隧道断面尺寸已形成相对明确、成熟的标准;（2）交流制式轨道交通接触网导线高度显著增加,导致接触网安装净空、隧道建筑限界加大,致使盾构隧道断面直径相比直流制式大幅增加;（3）通过对交流制式下的接触网导线高度进行优化调整,适度降低接触网安装高度,从而缩小隧道建筑限界和内径,进而有效控制工程总投资、提升项目经济性,在城市轨道交通领域具有广泛应用价值。

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地铁列车小半径区段振动源强特征分析

周顺新, 杨弘毅, 孙坤

铁道工程学报. 2025, 42(12): 107-113.

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研究目的：振动环境影响评价是地铁项目环评工作当中最为关注的内容,实际运营过程中列车通过小半径曲线的振动情况较环评导则中的预测模式更为复杂。目前针对列车通过小半径曲线区段振动的研究较少,实测数据不足,因此本文以苏州地铁3号线为研究对象,对曲线半径小于500 m的区段断面的道床及隧道壁开展振动源强数值监测,分析地铁列车小半径区段振动源强特征,研究地铁列车通过小半径区段振动影响的变化情况,为实际运行中降低振动影响提供依据。
研究结论：（1）设置有钢弹簧浮置板轨道特殊减振措施的区段,隧道壁处Z振级振动源强可减少23.1 dB,道床处Z振级振动源强增加22.0 dB;（2）道床与隧道壁的监测结果显示,Z振级在50 Hz、63 Hz和80 Hz处出现峰值,最大值主要出现在63 Hz附近;（3）小半径断面处振动源强与列车运行速度呈负相关,即相同小半径曲线条件下,通过区段的运行速度越大,源强越小;（4）小半径区段列车运行速度较设计速度越低,列车过超高现象越明显,Z振级越大;（5）本研究结论可应用于城市轨道交通振动环境影响评价预测和措施分析领域。

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2025年, 第42卷, 第12期　
刊出日期：2025-12-15

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