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季节性冻土区高速铁路路基冻深研究

中国铁道科学 2015年第2期36卷 11-17页

作者：杜晓燕叶阳升张千里蔡德钩中国铁道科学研究院北京100081

针对季节性冻土区高速铁路路基冻胀的最大变形量应小于5mm的严格要求,开展季节性冻土区高速铁路路基冻深的研究。在综合分析国内外相关冻深求解方法的基础上,提出采用改进的Berggren法计算高速铁路路基设计冻深的公式。该公式考虑了路... 详细信息

针对季节性冻土区高速铁路路基冻胀的最大变形量应小于5mm的严格要求,开展季节性冻土区高速铁路路基冻深的研究。在综合分析国内外相关冻深求解方法的基础上,提出采用改进的Berggren法计算高速铁路路基设计冻深的公式。该公式考虑了路基的热力特性、气象条件以及地基条件,适用于特性各异的多层土路基。运用现场监测和基于比奥固结理论的有限元仿真分析方法及改进Berggren法,对某典型冻土区段高速铁路的路基冻胀及温度场和位移场进行测量、计算和分析,结果表明:路基冻深的发展历经较浅且小幅波动、向下快速发展且达到最大、逐渐减小和浅层小幅波动等阶段;路基冻胀变形主要发生在冻深的70%范围内;该典型冻土区段最大冻深的有限元仿真计算值为1.98m,改进的Berggren法计算值为1.94m,与实际监测值1.90m的计算误差分别仅为4.2%和2.4%,表明有限元仿真分析方法和改进的Berggren法均为确定路基冻深的有效手段。

关键词：高速铁路路基季节性冻土冻深冻结指数温度场位移场监测

铁路重载运输条件下钢筋混凝土涵洞受力特征试验研究

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中国铁道科学 2015年第6期36卷 45-54页

作者：刘吉元苏永华蔡超勋殷宁骏中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

为掌握铁路既有线钢筋混凝土涵洞实际的受力特征,评估其对重载运输的适应性,理论分析涵洞活载储备量以及货车参数、冲击作用、疲劳荷载对涵洞受力的影响;通过某重载线路的大轴重列车试验,测试大轴重试验列车和运营列车通过时钢筋混凝土... 详细信息

为掌握铁路既有线钢筋混凝土涵洞实际的受力特征,评估其对重载运输的适应性,理论分析涵洞活载储备量以及货车参数、冲击作用、疲劳荷载对涵洞受力的影响;通过某重载线路的大轴重列车试验,测试大轴重试验列车和运营列车通过时钢筋混凝土涵洞的静、动力响应。结果表明:30t轴重货车对涵洞的作用效应超过运营列车;大轴重列车通过时,理论上小跨度涵洞的活载储备量明显不足,但实测状态良好涵洞的受力水平较低,仍具备一定的承载潜力;涵洞跨中挠度、钢筋应变与大轴重货车的轴重、邻轴距直接相关,而与列车运行速度、货车长度关系较小;实测涵顶填土厚度大于1.0m的涵洞仍受到活载的竖向冲击作用,但动力系数并未随着货车轴重的增加而明显增加,且实测列车活载在涵顶填土中的扩散范围大于按现行铁路规范计算的结果。需要对铁路涵洞动力系数、荷载分布等的计算理论开展进一步研究,以使其进一步地完善;在既有线上开行大轴重列车之前,应对涵洞进行综合评估,以确定其合理的改造范围。

关键词：铁路涵洞重载运输受力特征活载储备量动力系数荷载分布

高速铁路季节性冻土路基冻胀时空分布规律试验

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中国铁道科学 2016年第3期37卷 16-21页

作者：蔡德钩中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081

采用冻胀自动监测、水准观测和轨道动态检测相结合的路基冻胀综合监测体系,对我国季节性冻土地区第1条高速铁路——哈大高铁的路基冻胀进行长期监测,研究其时空特征以及线路平顺性与冻胀发展过程的关系。结果表明:哈大高铁路基的冻融发... 详细信息

采用冻胀自动监测、水准观测和轨道动态检测相结合的路基冻胀综合监测体系,对我国季节性冻土地区第1条高速铁路——哈大高铁的路基冻胀进行长期监测,研究其时空特征以及线路平顺性与冻胀发展过程的关系。结果表明:哈大高铁路基的冻融发展变化过程主要表现为初始波动、快速冻胀、稳定冻胀和融化回落4个阶段,其中的快速冻胀和融化回落阶段对线路平顺性的影响最大,是线路维护的重难阶段;哈大高铁路基的冻胀主要发生在基床浅层,是路基防冻胀设计的重点,监测点中冻胀比达到0.9时冻深不超过110cm的占90%,因此可以将冻深110cm作为划分基床浅层冻胀的界限值;哈大高铁路基的冻胀整体上呈逐年改善的趋势。

关键词：冻土路基季节性冻土冻胀冻深监测线路平顺性高速铁路

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激振作用下坠落式危岩振动特性试验研究

中国铁道科学 2015年第6期36卷 16-21页

作者：叶阳升蔡德钩闫宏业姚国专姚建平中国铁道科学研究院北京100081 中国铁道科学研究院高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081 贵州大学资源与环境工程学院贵州贵阳550025

根据坠落式危岩与基岩的接触模式,设计4个主结构面贯通率分别为25%,40%,55%和70%的坠落式危岩试验模型,采用不同大小及不同方向的激振力对基岩进行激振,研究激振作用下不同贯通率坠落式危岩振动特性。研究表明:同一激振方式下,主结构面... 详细信息

根据坠落式危岩与基岩的接触模式,设计4个主结构面贯通率分别为25%,40%,55%和70%的坠落式危岩试验模型,采用不同大小及不同方向的激振力对基岩进行激振,研究激振作用下不同贯通率坠落式危岩振动特性。研究表明:同一激振方式下,主结构面的贯通率越大,危岩与基岩的接触稳固性越差,危岩与基岩的振动差异越大,危岩的振动响应更明显且振动的衰减越慢;随着贯通率的增大,危岩的卓越频率和阻尼比减小,危岩与基岩的RMS加速度振幅比增大;当主结构面贯通率从25%增大到70%时,危岩的卓越频率从375Hz减小到89Hz,减小了76.3%,危岩与基岩的RMS加速度振幅比从2.0增大到6.9,增大了2.45倍,阻尼比从0.081减小到0.049,减小了39.5%,贯通率对危岩的卓越频率和危岩与基岩的RMS加速度振幅比影响较大,对阻尼比的影响次之;在本试验激振力范围内,不同激振方式下,同一贯通率危岩的卓越频率、阻尼比以及危岩与基岩的RMS加速度振幅比的变化较小。

关键词：坠落式危岩贯通率振动特性模拟试验卓越频率振幅比阻尼比

高速铁路预制后张法预应力混凝土大跨度简支梁技术研究

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铁道建筑 2015年第10期55卷 31-37页

作者：牛斌中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081

我国高速铁路运营里程已经占全球1/2以上,预制架设的简支梁桥占我国高速铁路桥的绝大部分,研究预制架设大跨度简支梁对推动我国高速铁路桥梁技术进步十分必要。本文的研究及设计统计结果表明,对于高速铁路简支梁设计,跨度≤32 m由基频... 详细信息

我国高速铁路运营里程已经占全球1/2以上,预制架设的简支梁桥占我国高速铁路桥的绝大部分,研究预制架设大跨度简支梁对推动我国高速铁路桥梁技术进步十分必要。本文的研究及设计统计结果表明,对于高速铁路简支梁设计,跨度≤32 m由基频限值控制,随着跨度增大,梁端转角限值的影响越来越大。分析不同基频的简支梁在运营列车作用下的动力系数发现,大跨简支梁车桥动力效应不明显。40 m简支梁试设计证明梁体质量可以控制在1 000 t以内,因此目前的运架设备通过改造可以满足其运输架设要求。此外,在一定条件下使用40 m简支梁将带来巨大的经济效益。

关键词：高速铁路大跨度简支梁容许动力系数

季节性冻土区高速铁路路基冻胀的井点降水整治数值分析

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中国铁道科学 2016年第4期37卷 9-14页

作者：周阳宗朱宏伟蔡德钩闫宏业李中国姚建平中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410012 中国铁建十六局集团有限公司北京100048 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081 中国铁道科学研究院高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081

针对地下水较为发育的季节性冻土区高速铁路路堑地段易发生路基冻胀的情况,采用数值模拟方法,运用SEEP/W软件,进行路基冻胀的井点降水整治研究。结果表明：抽水量为1.5m^3·h^-1的小型水泵在埋深为5～7m的条件下,连续工作约1.3～1.4h可... 详细信息

针对地下水较为发育的季节性冻土区高速铁路路堑地段易发生路基冻胀的情况,采用数值模拟方法,运用SEEP/W软件,进行路基冻胀的井点降水整治研究。结果表明：抽水量为1.5m^3·h^-1的小型水泵在埋深为5～7m的条件下,连续工作约1.3～1.4h可将其周围的水位降至泵底;井点降水整治中,水泵埋深取为6.7m较为合理;取水泵合理的埋深为6.7m时,为在入冬前将路堑中的地下水位降低到3.8m,需抽水25d;入冬后为确保水位在最大冻深3.0m以下,并同时考虑到节能,可采取间隔抽水方式,而暂停抽水后路堑中心地下水位从3.8m回升到3m需要7.5d（水泵最大间歇时间）,然后启动水泵再次将水位从3.0m降至3.8m的抽水时间需要6d。依据数值分析结果在试验段采用井点降水整治后,路基的最大冻胀量从2013年的11.6mm降至2014年的4.5mm,路基的冻胀整治效果较为显著,表明根据数值分析结果制定的井点降水整治方案是合理的。

关键词：路基冻胀井点降水渗流分析施工参数季节性冻土区高速铁路路堑

钢轨闪光焊接头过热区缺陷的形成机理及预防方法

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铁道建筑 2015年第11期55卷 96-99页

作者：丁韦张宪良赵国宋宏图中国铁道科学研究院金属及化学研究所北京100081 北京铁路局工务机械段北京102206

对钢轨闪光焊接头轨底过热区出现的微裂纹缺陷的形成和扩展机理进行了分析,并结合相关疲劳试验及断口扫描,证明裂纹缺陷与钢轨母材带状组织中的Mn S夹杂物有关。Mn S夹杂物沿着带状组织纵向层状分布,弱化带状组织垂直方向的强度。焊接... 详细信息

对钢轨闪光焊接头轨底过热区出现的微裂纹缺陷的形成和扩展机理进行了分析,并结合相关疲劳试验及断口扫描,证明裂纹缺陷与钢轨母材带状组织中的Mn S夹杂物有关。Mn S夹杂物沿着带状组织纵向层状分布,弱化带状组织垂直方向的强度。焊接加热使得其强度进一步下降。焊接末期的顶锻和推凸使得带状组织沿垂直方向承受较强的剪切应力,当剪切应力值超过带状组织垂直方向的强度时就会出现微小裂纹。存在这类裂纹的落锤断口特征是在裂纹源区宏观断口可观察到微小裂纹及空洞。控制该缺陷产生的方法是减小母材成分偏析和提高推凸时的接头温度。

关键词：钢轨闪光焊过热区裂纹预防方法

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高寒地区高速铁路路基冻深试验研究

中国铁道科学 2015年第3期36卷 1-6页

作者：闫宏业蔡德钩杨国涛姚建平叶阳升张千里中国铁道科学研究院高速铁路轨道技术国家重点实验室北京100081 中国铁道科学研究院铁道建筑研究所北京100081 中国铁路总公司科技管理部北京100844 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中国铁道科学研究院北京100081

根据自动监测的哈大高速铁路沿线不同区段大气温度和路基冻深数据,研究哈大高速铁路沿线路基冻深的发展变化特征。结果表明：路基的冻深发展过程可分为快速发展和双向融化2个阶段,最大路基冻深可达300cm;在路基冻深快速发展阶段,路基冻... 详细信息

根据自动监测的哈大高速铁路沿线不同区段大气温度和路基冻深数据,研究哈大高速铁路沿线路基冻深的发展变化特征。结果表明：路基的冻深发展过程可分为快速发展和双向融化2个阶段,最大路基冻深可达300cm;在路基冻深快速发展阶段,路基冻深的发展速率随着里程的增大而增大,全线路基冻深的发展速度在1.11~2.89cm·d-1之间;在双向融化阶段,深层融化线的上升速度约为1.36cm·d-1,而表层融化线的上升速度约为3.86cm·d-1;由于大气温度波动较大,很难直观反映其对路基冻深的影响,因此采用冻结指数分析大气温度对路基冻深的影响,冻结指数与路基冻深的关系可用对数函数拟合;与土壤最大冻深相比,路基最大冻深普遍偏大,这是由于在哈大高速铁路的路基冻深范围内所用非冻胀填料与天然土壤相比细颗粒少、含水率低、导热系数高所致,因此,在进行冻深计算时应充分考虑填料的热物特性。

关键词：高速铁路路基防冻胀结构冻深季节性冻土冻结指数融化线填料

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机车运用效率的灰色多层次综合评价研究

铁道运输与经济 2016年第2期38卷 6-11,30页

作者：王鹏中国铁路总公司运输局北京100844

机车运用效率评价是考核机车运用组织工作的尺度,反映铁路生产效率及经营效益水平。在分析关键指标影响因素的基础上,构建机车运用效率评价指标体系,分析机车时间运用效率指标影响因素、机车牵引力利用指标影响因素及机车综合运用效率... 详细信息

机车运用效率评价是考核机车运用组织工作的尺度,反映铁路生产效率及经营效益水平。在分析关键指标影响因素的基础上,构建机车运用效率评价指标体系,分析机车时间运用效率指标影响因素、机车牵引力利用指标影响因素及机车综合运用效率指标影响因素,运用灰色多层次综合评价模型对机车运用效率情况进行综合评价,以消除传统权重判断矩阵的人为影响,通过实例表明,机车运用效率评价指标可以更加真实地反映机车运用实际情况,促进运输企业挖潜提效。

关键词：机车运用效率综合评价因素分析法灰色多层次分析