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  • 王秉勇 米维军
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    研究目的:高速铁路以隧道形式穿越黄土塬区时,受地下水位高、含水量大、围岩分级高、浅埋段距离长等特点的影响,隧道掘进施工中掌子面失稳及坍塌风险高。大断面黄土隧道掌子面稳定分析中,大都集中在浅埋短距离隧道的横向二维问题上,很少提到浅埋长距离隧道的纵向变形和掌子面超前稳定问题。 研究结论:⑴针对黄土塬区大断面隧道掘进施工中掌子面失稳及坍塌风险,建立了利用Terzaghi松动土压力理论的三维修正分析模型,推导出了浅埋长距离隧道掘进施工中掌子面稳定性的计算公式。⑵研究了黄土隧道三台阶预留核心土工法施工中掌子面稳定性与黄土含水量之间的关系,提出了黄土塬隧道掌子面施工稳定含水量界限参考值为20%,针对性地提出了安全预防措施。⑶该研究成果可有效指导黄土塬区浅埋慢坡隧道掌子面安全施工,为浅埋长距离隧道的纵向变形和掌子面超前稳定分析和安全控制提供理论依据。
  • 黄生根 庞德聪
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    通过锚固结构现拉拔试验,获得了不同条件下锚杆拉拔力-位移关系曲线。并基于锚杆拉拔试验结果,利用颗粒流数值软件进行了柔性双轴试验,获得了土体和锚固体的细观力学参数。论文建立了锚杆拉拔试验颗粒流数值模型,通过计算结果与试验数据的对比,验证了模型的合理性与有效性。根据模拟分析结果,探讨了在不同荷载情况下轴力、锚固界面的应力分布特征以及周边岩土体的细观力学特性。
  • 冯青松 张运来 陈艳明 刘庆杰
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    为研究扣件对地铁隧道-地表环境振动的减振效果,对普通扣件和减振扣件下列车运行引起的隧道结构和地表振动响应进行现场实测分析,并建立车辆-轨道-隧道-大地耦合动力分析数值模型进行分析,研究减振扣件对隧道结构-地表的减振效果。通过现场实测以及数值分析可知:(1)减振扣件能有效的控制道床和隧道壁上的振动响应。当采用减振扣件后,道床上峰值变小且峰值出现频段向低频偏移。隧道壁上减振扣件在卓越频率范围内出现振动放大现象。(2)地面测点的振动加速度峰值和Z振级随距离振源的位置增加呈现出减小的趋势,但是在15m~30m范围内出现增大的现象,说明在该区域范围内出现振动放大的现象,但放大区间有所不同,应根据具体工程选择合适的扣件。(3)地面同一测点振动加速度峰值和Z振级呈现出W形的变化趋势。因此,在进行地面振动控制时,应充分考虑控制点所处位置,根据具体情况采用合理的控制措施。
  • 刘庭金 林少群 何奇滨
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    摘要:研究目的:岩溶地区侧方基坑桩基施工及土方开挖过程中,浅埋明挖箱型地铁隧道结构出现突发沉降,尤其是变形缝部位沉降显著,本文通过箱型地铁隧道沿线及变形缝两侧的位移监测数据,分析隧道结构突发沉降产生的原因,并研究了浅层回灌水、深层回灌水和注浆加固等沉降控制措施的效果。 研究结论:(1)支护桩施工诱发浅埋箱型隧道最大累计沉降为3.3mm,应重视其在岩溶地区的施工影响;嵌岩工程桩施工揭露溶洞,承压岩溶水突涌桩孔,是侧方浅埋箱型地铁隧道结构突发沉降的主要原因。(2)浅层回灌水可短时间内使地层补水,抬升隧道,抑制隧道急剧沉降;长期实施深层回灌、桩基泥浆护壁施工,可维持地下水位,控制侧方隧道沉降,但存在深层回灌水可能通过岩溶裂隙或通道进入溶洞,降低回灌水补充效率的问题。(3)“双排桩+对拉钢绞线+对称开挖”有效控制隧道的最大水平位移为3.0mm。(4)箱型地铁隧道周围进行垂直和斜向钻孔注浆可起到加固和止水的效果,考虑到变形缝的敏感性,应实时控制注浆压力。(5)该研究成果可供类似岩溶地区浅埋箱型地铁隧道侧方基坑工程参考。
  • 周亚栋 廖海黎 孙延国 李明
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    摘要:研究目的:青山长江大桥主航道桥是目前世界最大跨径全漂浮体系斜拉桥,桥塔为目前世界最高的A形桥塔,主梁为目前长江上最宽的钢箱梁,其动力特性是结构受力特性的关键,与常规斜拉桥相比具有独特之处。采用ANSYS建立空间有限元计算模型,对成桥状态、施工阶段最大单悬臂状态结构动力特性进行分析,为进一步进行结构抗震、抗风性能分析研究奠定基础。 研究结论:(1)在成桥状态时,结构前3阶振型分别为纵飘、对称侧弯、对称竖弯,对应周期分别为14.22s、6.25s、4.78s,最大单悬臂状态时,结构前3阶振型分别为侧弯、竖弯、竖弯,对应周期分别为8.4s、4.44s、2.93s,两种状态均属于长周期结构;(2)成桥状态和最大单悬臂状态时,结构侧向刚度均偏弱,对横向风致振动响应敏感;(3)结构采用A形桥塔、超宽主梁、空间双索面提高了结构的扭转频率和抗扭刚度,增强了结构的抗扭稳定性,边跨设置辅助墩提高了结构频率和刚度;(4)在成桥状态时,结构的高阶振型中出现了振型的耦合现象,在最大单悬臂状态时,结构的低阶振型中即出现了振型的耦合现象。
  • 王志杰 吴凡 王如磊 王李 高靖遥 蒋新政 周平 徐海岩
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    研究目的:风积沙是一种黏聚力低、自稳能力差的土体,给隧道设计和施工带来很大困难。本文依托蒙华铁路王家湾隧道,通过物理力学试验,数值模拟和理论分析等手段,深入研究了不同掌子面角度下深埋风积沙地层隧道的掌子面失稳特征。 研究结论:(1)掌子面前方失稳区呈楔形状,再向上扩展形成封闭的灯泡状区域。随着掌子面角度增大,失稳区下部扩大,上部缩小,掌子面稳定性逐渐改良;(2)掌子面角度对于失稳区的纵向、横向尺寸影响不大,失稳区前边界约为掌子面前方1倍洞径处,横向跨度约为2倍洞径;(3)失稳土体中存在压力拱,其顶点位于拱底上方1~2倍洞径间。随着掌子面角度增大,失稳区形成的压力拱顶点在下移,跨度在减小。此外,本文推导了适用于深埋风积沙地层的掌子面支护力计算公式,提出了相关设计施工建议。
  • 杨成永 董烨 程霖 邱美丽 张伦政
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    摘要:研究目的:地铁隧道开挖将引起既有地下管线产生沉降,严重时甚至会造成管线破坏。为了解管线与土层的共同变形规律,建立了新建隧道垂直下穿既有地下管线的三维有限元模型,采用接触单元模拟管线与土体的相互作用,计算了隧道开挖引起管线的沉降、内力及管线与土体的脱空范围。分析了土体弹性模量、管线抗弯刚度、新建隧道直径、管线与隧道净距对管线沉降和内力的影响。研究了管线归一化沉降和归一化弯矩随管土刚度系数的变化规律,提出了柔性管线、弹性管线和刚性管线三种管线类型的管土刚度系数判定值,给出了管线最大弯矩和最大沉降的简便计算公式。进行了管线变形的室内离心模型试验及现场实测,并与数值模型进行了对比,得到了一致的结果。 研究结论:(1)管线沉降和弯矩均随管土刚度系数K的增大而减小。(2)当K<0.1时,管线为柔性管线,管线与土层能够协同变形不产生脱空,此情况下可把土层沉降当作管线沉降来计算管线内力。(3)当K>100时,管线为刚性管线,管线很容易与土层产生脱空,可采用土层反力作为荷载来计算管线内力。(4)当0.1≤K≤100时,管线为弹性管线,可能与土层产生脱空,宜通过考虑管土分离的有限元模型进行其受力分析。(5)本研究成果可为隧道施工中既有管线的安全评价提供理论依据。
  • 冷伍明 张期树 徐方 冷慧康 杨奇 聂如松
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    铁路预应力路堤技术在国内外尚属一种新型路基加固法,其受力变形特性暂未得到系统化研究,相关加固设计理论仍处于探索性阶段。因此,有必要通过数值手段了解预应力路堤的工作状态以掌握其加固性能。鉴于此,借助ABAQUS有限元平台,构建预应力路堤仿真系统。同时,设置3组列车轴重,以传统路堤为参照,分析预应力加固参数差异对路堤变形控制指标的影响和加固构件的受力变形特征,以期为预应力路堤设计提供参考。
  • 牌立芳 庞伟军 吴红刚 董占林 杨昊天
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    摘要:研究目的:在实际地质环境中,隧道开挖所表现出来的各种变形破坏都是各种因素综合影响的产物。但顺层构造由于其分层特性和结构形式的特点决定了在这样的地质环境中开挖隧道,其围岩受力之后的变形和破坏具有一定的特殊性。本文以拟建某高铁宝云隧道为例,就硬-软互层顺层构造作用下隧道围岩开挖损伤变形开展数值模拟分析评价,主要研究了不同岩层厚度影响下的隧道围岩变形、围岩屈服渐进性及稳定性,并给出了强度折减至极限状态时硬-软互层组合隧道的变形破坏模式。 研究结论:(1)薄层弯曲变形是不同岩层厚度构造作用下硬-软互层顺层隧道开挖的主要变形形式,厚层围岩虽体现出了较明显的滑移,但变形量值较小,隧道支护设计时应考虑岩层厚度控制的该变形特点。(2)硬软互层组合屈服区主要沿顺层面向软岩展布,层厚越小,屈服范围越大,以0.2m层厚顺层向屈服区为典型,层厚超过0.4m后,拱腰顺层面屈服区迅速减小,且随厚度增大,两个方向屈服区不断减小。(3)强度折减条件下,层厚超过1.5m后,稳定安全系数趋于定值,围岩强度主要受软岩自身控制,受硬-软组合结构影响程度降低。(4)岩层厚度较小时,隧道围岩变形模式以岩层弯曲为主,随岩层厚度的不断增大,变形模式逐渐转变为顺层滑移为主、滑移与弯曲并存。上述研究成果,对促进该高铁的顺利建设有着显著的理论意义和重大的工程价值。
  • 沈宇鹏
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    研究目的:曹妃甸吹填土含有大量细颗粒成分,且含盐量高,常规地基处理方法达不到强度和变形要求,化学固化方式处理该地区盐渍吹填土具有较大的优势。本文以10%矿粉作为固化剂主剂,硅酸钠、生石灰和石膏粉作为添加剂,分别进行了单掺、双掺和三掺添加剂固化后的强度试验,分析盐渍吹填土在不同掺入材料、配比及不同期龄下的无侧限抗压强度变化规律。研究结论:(1)矿粉固化剂能大大提高曹妃甸盐渍吹填土的无侧限抗压强度,其中生石灰对矿粉固化盐渍吹填土的固化效果影响最大;(2)10%的矿粉+1.0%的生石灰,+0.8%的硅酸钠+1.5%的石膏粉,是矿粉固化剂的最优配比方案。该配比固化土试样7d无侧限抗压强度达到了2007kPa,28d无侧限抗压强度增至3370kPa,完全能满足铁路地基强度要求(3)该研究成果为曹妃甸及其他滨海盐渍化吹填土地区铁路地基固化工程提供了指导和理论依据。
  • c曹小平 张云鹏
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    摘要:研究目的:针对板状高地应力软岩隧道开挖的大变形问题,采用单层初期支护+双层二衬的结构形式进行支护,并进行现场试验,对初期支护、钢拱架、以及两层二衬的变形及受力进行了测量,分析该支护结构在控制高地应力软岩隧道大变形方面的效果及该方案的可行性是本文的主要研究目的。 研究结论:(1)传统的初期支护方式在控制高地应力软岩隧道的大变形方面效果不佳;(2)板状岩层的走向和岩层的倾角对高地应力软岩隧道开挖后的变形及受力会产生影响,一般来说,在垂直于板状软岩岩层(倾斜线)方向上的挤压力最大;(3)采用双层二衬结构,使初支与围岩一起产生变形而消除围岩的部分压力,第一层二衬起到强而稳定的支护作用并承担绝大部分的围岩压力,使第二层二衬受力很小而起到装饰作用。因此,从高地应力软岩长期流变性的角度考虑,双层二衬结构对高地应力软岩隧道建成后的长期稳定性和安全运营具有很好的保障作用;(4)研究成果可为类似工程的施工提供有价值的参考依据。
  • 任建喜 刘田田 云梦晨 王晓琳 陈首佳
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    摘要:研究目的:边桩作为PBA法施工中主要的承重构件之一,其参数对控制车站变形具有重要意义。因此,本文以西安黄土地区某PBA法施工的地铁车站为背景,分别研究不同入土深度和直径对地表和边桩变形的影响规律,为以后黄土地区PBA法施工边桩参数选取提供参考。 研究结论:(1)地表沉降曲线沿车站中线轴对称分布,中间沉降量最大,向两边减小;边桩水平位移曲线呈现“鼓肚”形式。(2)地表的沉降量及边桩的侧向位移随入土深度的增加而减小;随着直径的增加,地表下沉和边桩的侧向位移逐渐减小。减小速率随着相关参数的增加而减小。(3)从变化幅度来讲,入土深度达到承载力和稳定性要求后,增加入土深度对改善边桩位移影响较小;适当增加边桩桩径,可以有效改善边桩的水平位移。(4)入土深度对塑性区的分布范围具有重要意义。入土深度过小,会产生较大塑性区,影响结构的整体稳定性。
  • 戴公连 葛浩
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    摘要:研究目的:为选择出适用于钢轨导波无损检测的优势模态,采用半解析有限元法并基于哈密顿原理建立了钢轨导波传播的控制方程,求解了0~100 kHz 频率范围内的钢轨导波频散特性曲线。通过建立有限元模型对钢轨低频范围内的振动模态进行了分析,验证了半解析有限元法的准确性。在此基础上,提出了将有限元法与半解析有限元法相结合的方法,用以分类并追踪钢轨理想导波模态,并根据相应的振型对理想模态导波进行了激励和验证。 研究结论:(1) 随着频率的增大,钢轨导波振动模态数目迅速增加,但频散效应呈减小趋势;(2) 对于钢轨基本振动模态,其横截面变形由整体变形逐渐演化为局部变形,其中,扭转振动模态适用于轨腰检测,横向弯曲振动模态及竖向弯曲振动模态适用于轨底缺陷的检测;(3) 在理想导波模态最大变形位置处施加激励荷载可以成功地激励出理想的导波 (4) 研究结果可为导波传感器设计与优化以及检测实验提供理论参考。
  • 苏延文 黄国庆 曾永平
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    摘 要:研究目的:为了探究非平稳风速对大跨桥梁抖振响应的影响机理,以两组实测非平稳风速样本为例,首先提出了建立非平稳风速模型的三层次方法;其次通过递归图分析获得一种有效衡量风速非平稳强弱程度的定量指标;然后采用快速CQC方法(虚拟激励法),建立了非平稳瞬态风-桥梁结构抖振随机响应的计算方法;最后以某座山区悬索桥为工程背景,针对强弱两组风速对大跨桥梁抖振响应的影响进行对比与总结。研究成果可为大跨径桥梁精细化的风致响应快速求解和抗风设计提供技术支撑。 研究结论:(1) 非平稳性弱的实测风速样本可简化为平稳抖振理论进行分析, 可显著提高风致响应的计算效率;(2) 脉动风速非平稳性越强,大跨桥梁振动响应越远离稳定状态;(3) 对于非平稳指标较强的实测风速样本,常规的平稳处理(10 min常值平均风速+平稳脉动风速)将会低估桥梁的抖振响应,则需要进行精细化的非平稳瞬态响应分析。
  • 陈殷 李耀华 李艳
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    研究目的:板式双边Halbach电动悬浮具有自稳定悬浮的特点,适用于低速磁浮交通。为研究不同参数对电磁力和悬浮特性的影响,从而为工程设计服务,本文基于三维阵列,提出了该悬浮系统的解析计算模型,并通过有限元和实验法对解析结果进行了验证。 研究结论:(1)根据空间导电率特性,将空间划分为不同区域,利用二阶矢量磁位(SOVP)建立不同区域内的电磁场微分方程,用分离变量法求得了空间磁场二阶矢量磁位的通解。(2)由磁荷法推导出Halbach阵列在导体板上下表面处的静态磁场方程。(3)结合二阶矢量磁位的通解、静态磁场方程和边界条件,确定待定常数,从而推导出不同区域内磁场的表达式。进而由磁荷法,计算得到电磁力。(4)用ANSYS软件建立该系统的三维有限元模型,计算磁场和电磁力,与所得到的解析结果进行对比,平均相对误差约为0.7%。(5)设计了旋转实验台,模拟双边电动悬浮运行方式,对电磁力进行测试,并与解析计算结果对比,所得平均相对误差约为10%。
  • 李粮余 欧灵畅 尤睿 韦凯 王平
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    研究目的:有砟轨道结构稳定性包括轨排稳定性和有砟道床稳定性。本文以某山区米轨铁路为例,研究坡度为250‰以上有砟轨道结构的稳定性及轨道结构稳定的极限坡度。首先进行米轨混凝土枕的道床阻力测试试验,据此建立轨排结构有限元模型,分析了列车荷载作用下不同坡度与不同扣件阻力情况下的轨排结构稳定性;接着建立米轨有砟轨道三维有限元模型,研究了坡度与竖曲线半径对有砟道床稳定性的影响。最后,根据扣件阻力、道床阻力与大坡道有砟轨道稳定性的关系,提出了米轨有砟轨道极限坡度和变坡点竖曲线半径的建议值。 研究结论:(1)通过试验测试,得到了道床阻力-位移关系。利用道床阻力-位移关系对轨排结构进行稳定性分析,结果表明,轨排结构的稳定性随坡度增大而减弱,在扣件阻力不大于10kN/组时,其极限坡度为500‰。(2)有砟道床的稳定性随着坡度的增大而逐渐减弱,在列车荷载作用下,有砟道床保持稳定的最大坡度为500‰。(3)通过计算发现,变坡点凸形竖曲线附近道床稳定性弱于直坡道地段,且其稳定性随着竖曲线半径的增大而逐渐增强,在坡度为250‰的情况下,为保持有砟道床稳定,竖曲线半径不能小于400m。(4)本文研究成果可为米轨铁路大坡道有砟轨道结构稳定性分析提供理论与试验依据。
  • 卓建成
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    研究目的:随着国家“八纵八横”高速铁路网与地方城际快铁的持续加快建设,区别于以往困难山区和平原高铁,成渝经济圈范围内以川南城际、渝昆渝宜段、成自、成南达、绵遂内、渝万为代表的低山浅丘地形高铁建设正在有序推进。本文以建设中的川南城际为例,对以行经二线城市为主的西南低山浅丘地形的高速铁路选线设计进行总结,以指导同类型工程的选线和工程处理。 研究结论:(1)新建高铁地区(枢纽)线站方案应因时因地,结合不同的地方城市规划、既有路网现状及客流运输组织需求综合比选研究,新建客运站和引入既有站均可采用。(2)低山浅丘地形一般地质不控制选线,选线的边界条件一般以地面大型构筑物为主。前期设计应在建设单位组织下做好相关专项评估及协议签订工作。(3)低山浅丘地形纵断面设计宜遵循低路堑、多桥涵、慎深填的工程布局原则。(4)在铁路投融资改革后以地方投资为主体的项目越来越多,地方在线站布局的利益诉求及话语权也越来越重。在符合国家路网规划基础上,在不影响项目技术标准、投资效益的前提下,设计线站布局应充分尊重地方意见,实现地路合作共赢,和谐发展。(5)该成果可供类似项目设计工作参考。
  • 谢毅 寇峻瑜 余浩伟 肖杰 罗圆
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    研究目的:为了分析悬挂式单轨车辆通过曲线时的横向稳定性问题,基于国内某型悬挂式单轨系统,采用多体动力学软件Universal Mechanism建立60自由度的车辆-线路耦合动力学模型,以车体和摇枕为主要研究对象,探索车辆横向偏角在不同横/垂向减振器、空气弹簧和摇摆减振器等减振装置参数下的变化特性。 研究结论:(1) 横/垂向减振器阻尼、空气弹簧水平/垂向阻尼参数的变化对悬挂式单轨车体和摇枕的横向晃动几乎没有抑制作用;(2) 降低空气弹簧水平刚度有利于减缓车辆横向晃动的衰减周期,而减小垂向刚度会进一步增大该衰减周期;(3) 若考虑在摇摆减振器处并联钢弹簧,其刚度的增加有利于减小车体和摇枕的最大横向偏角,而摇摆减振器阻尼的增大则侧重于降低车体和摇枕的横向晃动频率,因此,应综合考虑摇摆减振器阻尼、刚度参数设计,以有效提升旅客舒适度体验;(4) 本研究成果可为悬挂式单轨车辆悬挂参数优化及线路设计提供一定的参考依据。
  • 黄华 巩江峰 邸成 朱勇
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    研究目的:隧道近距下穿既有铁路路基或隧道段时,常采用洞内超前大管棚支护,而目前多采用工程类比法确定其支护参数,因此有必要对大管棚支护变形规律及设计参数进行研究。 研究结论:(1)管棚结构变形由管棚弯曲变形和支承结构压缩变形组成,变形计算公式为 。(2)除未支护段外,其余段长度变化对管棚变形影响相对较小,未支护段增长,变形显著增大,且刚度越小增加幅度越大;管棚变形随着荷载的增加,呈线性增长;管棚变形随着刚度增大而减小且未支护段越长减小幅度越大,当管棚刚度较小时,刚度增大变形显著减小,当刚度达到临界值后,增大刚度变形减小不明显。(3)应综合考虑穿越段变形控制要求、工程投资、施工难度,合理选择管棚直径和长度。
  • 马江燕
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    研究目的:基于正交试验原理,对典型地铁车站冬季热环境的影响因素进行分析,得出各影响因素主次顺序和提高车站热环境最优方案配置。为北方地区地铁车站热环境控制提供理论基础,指导北方地区冬季地铁车站站台门的选择及运营策略的制定。 研究结论:研究结果表明:(1)影响站厅温度的因素主次顺序为:土壤温度(T_soil)>室外温度(T_w)>活塞风井开启数量(δ)>客流量(fv)>站台门开口面积(s)>行车周期(tf);(2)影响站台温度的因素主次顺序为:土壤温度(T_soil)>室外温度(T_w)>客流量(fv)>行车周期(tf)>站台门开口面积(s)>活塞风井开启数量(δ);(3)采用单活塞系统时,车站平均温度达到最大值,采用闭式模式运行时,车站平均温度最低;(4)相比于安全门,北方地区冬季地铁站采用屏蔽门系统更能有效提高车站温度。
  • 王申侠
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    摘要:研究目的:为了研究寒冷地区超长大跨地下空间结构受力及其屋顶钢结构的力学性能,本文以银西高铁与银川河东机场航站楼相结合的空铁交通枢纽—河东机场站为例。河东机场站地下结构最大跨度13m,最浅覆土1m,车站长约451m,处于寒冷地区,其结构受温度变化影响较大;由于地下车站跨度大、开洞多且位于设防烈度8度区,其抗震性能需重点研究;该车站地处西北地区对于屋面钢结构风荷载进行专题研究,因此本文针对该车站温度、抗震及钢结构构造等问题进行了系统的研究。 研究结论:1)地下车站气温变化引起车站结构的温度应力,温度应力从车站两端向车站中部逐渐变化,车站中部部位出现应力最大值;2)温度应力在梁柱节点处、板墙相交处以及结构开孔处,有应力集中现象,需采取必要的结构构造措施和施工措施减小裂缝;3)地下站房在中震作用下,结构最大层间位移比均小于1/550,结构处于弹性工作阶段,抗震工况不起控制作用;在大震作用下,河东机场站弹塑性层间位移未超过1/250的弹塑性层间位移限值,结构局部处于弹塑性工作阶段;4)倒三角钢桁架结构稳定性强,适用于大跨屋架结构。本设计采用的轴向对称球形节点,能够有效的抵抗外荷载,提高钢架的整体稳定性,可为类似工程提供参考。5)本站的成功实施,为地下超长复杂大跨结构提供了依据;对后期铁路枢纽站房的建设及类似工程具有重要的参考价值和指导意义。
  • 龚旭东
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    研究目的:随城市化进程步伐的加速,浅埋暗挖法地铁隧道修建作为发展地下交通的重要手段。为研究浅埋暗挖隧道成拱效应,本文以青岛地铁工程的修建为研究对象,通过复变函数法弹性解析解及围岩应力和位移解析解计算围岩压力反推拱顶可承载厚度;通过拱盖变形量反推隧道拱盖承受的上覆荷载,进而说明在浅埋隧道也存在“成拱效应”。本文采用理论推导和数值模拟方法对浅埋暗挖隧道成拱效应进行模拟分析,并结合某车站现场实测数据进行说明。 研究结论:(1)浅埋暗挖隧道围岩自身能承担上覆地层80%多的荷载,证明硬岩地层浅埋暗挖大跨车站也存在显著的自成拱效应,在设计与施工中需重点考虑。(2)硬岩浅埋隧道在一定覆岩厚度条件下存在成拱效应,围岩承受了大部分载荷,初支承受的荷载很少,印证浅埋大跨车站成拱效应存在。
  • 张志亮
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    研究目的:西宁至成都铁路位于青藏高原东北缘,地质条件复杂,不良地质极其发育,并首次面临高压气藏以及红层砂岩水稳性、大范围软岩大变形等特殊地质问题的挑战,需开展针对性的研究工作,优化线路方案,降低工程风险。 研究结论:(1)高压气藏为基底大理岩受热分解产生的CO2,受鼻状隆起构造控制,因此线路方案应绕避查明的隆起构造。(2)基于岩性、水文条件的水稳性评价结果表明,白垩系民和组、第三系贵德组等红层砂岩水稳性差,线路应进行绕避或以最小距离通过。(3)基于初始地应力、岩石特征、地下水与隧道轴向等,对潜在大变形风险进行了分析,并优化线路方案。最终推荐方案以轻微~中等大变形为主。(4)本研究对存在类似地质问题的铁路、公路等工程的勘察、设计及选线具有借鉴意义。
  • 王道远
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    研究目的:纤维混凝土在隧道黏滑断层抗错断设计方面鲜见报道,为提高跨黏滑断层隧道结构的安全性和稳定性,以某隧道F1黏滑断层段为研究背景,对跨黏滑断层隧道素混凝土与不同纤维混凝土衬砌结构条件下抗错断作用效果进行对比分析,以提出适宜黏滑断层隧道纤维混凝土衬砌抗错断技术。 研究结论:(1)同体积纤维掺量条件下,SBFRC立方体抗压强度比SFRC略低,SBFRC抗折强度比SFRC略高;(2)断层黏滑错动对隧道上盘的影响大于隧道下盘;(3)下盘内纤维混凝土衬砌结构的抗错效果优于上盘,SFRC二衬平均抗错效果为12.22%,SBFRC二衬平均抗错效果为15.81%;(4)研究成果对黏滑断层段隧道纤维混凝土衬砌设计具有重要指导意义。
  • 刘志
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    摘要:研究目的:轨道交通在城市综合交通体系中发挥骨干作用,为满足城市多元化发展的需求,越来越多的轨道交通建设需考虑对1条或多条线路进行拆解,线路拆解方案研究也成为轨道交通工程设计中的一个重要课题。本文以宁波至奉化城际铁路工程设计为背景,分析了高架线路拆解工程的特点及设计中遇到的相关问题;结合远期线路拆解需求,提出了三种不同的拆解换乘方案,并分别分析了其工程特点,为业内拆解方案研究提供参考。 研究结论:1)拆解方案设计应综合考虑换乘便捷性、运营条件、工程实施难度、建设时序、工程规模及对周边环境的影响等因素;2)宁奉城际铁路拆解时机不确定,考虑到降低近期预留工程规模及对道路交通的影响,推荐采用独立设站通道换乘方案;3)本研究成果可为其他轨道交通线路拆解方案研究提供一定参考。
  • 张敏慧
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    研究目的:现阶段城市间与城市内混合运行需求已出现,本文以国铁CTCS和城轨互联互通CBTC信号系统为研究对象,研究两者差异性和互联性问题,探索国铁和城铁信号系统互通性方案。 研究成果:(1)归纳总结国铁CTCS和城轨互联互通CBTC信号系统需求、架构和实现方案的差异性;(2)提出车载兼容、地面兼容和设备层面互联互通的几种互通方案并进行对比分析;(3)提出采用车载兼容、信号显示趋同化的近期互通方案,并探讨远期目标中设备层面的互联互通系统改造方向和内容。
  • 孙文昊 范东方 胡威东 王均勇
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    研究目的:为了研究新建的地下通道卸载施工时下方既有地铁盾构隧道保护技术的可行性及其应用效果,结合某地下空间项目中地下通道方案研究阶段提出的两种保护措施,采用有限元数值模拟分析的方式对保护效果进行了分析,并对推荐的实施方案与实际施工的监测数据进行了对比。 研究结论:1)对下方既有隧道周边地层搅拌桩加固,然后再进行基坑抽条开挖的方法施工地下通道,理论上能够减小下方隧道的隆起变形,但是减小的程度不大;2)在对既有隧道周边进行地层加固的施工期,极易引起下方隧道水平收敛变形增大;3)管幕+抗拔桩保护、地下通道采用预制箱涵顶进施工的方案,对隧道周边地层扰动小,可以减少隧道顶部卸荷量,并缩短施工周期,对控制下方隧道隆起和收敛变形效果显著。
  • 肖明清 徐晨
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    研究目的:隧道变形监控量测是判断施工和支护安全性的重要手段,因而允许变形值的取值是隧道设计和施工中的一个关键技术参数。但目前支护参数设计以工程类比法为主,设计中难以针对某一具体支护参数给出对应的变形监测控制值,即使在现场根据监测值对支护参数进行动态调整,也无法直观地评价支护参数的合理性。本文基于总安全系数设计法提出了现场监控量测控制值的计算方法与调整方法。 研究结论:(1)施工中所监测的变形值实际上是支护结构的变形值,因此可以将支护结构的允许变形值作为现场监测的控制值;(2)提出了基于总安全系数设计法的支护结构允许变形值和极限变形值的计算方法,可以得出与设计安全系数相对应的变形监测控制值;(3)提出了现场变形监测值安全性的判别方法及支护参数与支护时机的现场调整方法。(4)本研究可以为隧道动态设计提供思路和方法。
  • 马元
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    摘要:研究目的:前人对硅藻土的研究集中于化工、建筑等领域,对其工程性质,如结构、成分及其与物理、力学性质之间的关系研究尚不深入,缺乏工程特性方面的研究。本文研究浙江三种硅藻土的结构、成分特征及其工程意义,并与粘性土、软土和黏土岩等常见岩土对比,为该地区硅藻土研究及相似工程建设提供依据,开展了本次研究。 研究结论:浙江硅藻土普遍富粘土矿物、特大孔隙、含水率高、透水性差等特征,硅藻的硅质残壳含有多级孔隙是其既能富水,结构强度又比一般土更高的本质原因;白色硅藻土埋藏浅,反复干湿交替是其与兰色硅藻土工程性质分化的关键过程,黑色硅藻土富有机质是其工程性质和颜色与白色、兰色硅藻土差异化的关键因素;浙江嵊州硅藻土的沉积环境温暖潮湿,同时期火山活动对其形成至关重要。
  • 杨昌贤 马志富 卢学明 王兴成
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    研究目的:受温度变化影响,寒区隧道衬砌结构易出现开裂等病害。本文分析了寒区隧道的环境作用,并通过调研我国寒区铁路隧道的结构冻害情况,归纳了隧道结构的冻胀机理,提出了寒区隧道结构的抗冻措施,探讨了保温层在铁路隧道的适用性及设计方法、施工工艺,并明确了今后需要进一步研究的寒区隧道结构抗冻技术。 研究结论:(1)寒区隧道衬砌结构冻害可分为特殊地层隧道围岩冻胀型冻害和结构缺陷型冻害,需采取相应措施进行控制;(2)负温差引起的温度应力作用,易导致寒区隧道衬砌开裂,需采取变形缝等构造措施;(3)季节性冻土区铁路隧道应慎用保温层;(4)需进一步深化寒区隧道衬砌混凝土裂缝控制技术与接缝防水研究。