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不等向固结时混合土剪切行为的离散元分析

工业建筑 2024年第3期54卷 167-173页

作者：朱艳贵中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043

为探明初始应力比影响不同细颗粒含量密实混合土的宏观剪切行为的细观机制,采用离散元法研究混合土的宏细观剪切行为。混合土由球形细颗粒和真实角砾形状粗颗粒组成。结果表明:初始应力比增大可以使混合土的初始加载阶段内摩擦角和剪胀... 详细信息

为探明初始应力比影响不同细颗粒含量密实混合土的宏观剪切行为的细观机制,采用离散元法研究混合土的宏细观剪切行为。混合土由球形细颗粒和真实角砾形状粗颗粒组成。结果表明:初始应力比增大可以使混合土的初始加载阶段内摩擦角和剪胀角增大。通过分析粗颗粒–粗颗粒、粗颗粒–细颗粒、细颗粒–细颗粒接触的贡献大小,发现初始应力比对混合土的工程分类基本无影响。混合土的初始加载阶段,剪切强度随着初始应力比的增大而增大,与颗粒间接触力增大密切相关。在混合土的初始加载阶段,随着初始应力比的增大,内摩擦角的增大可归因于接触、法向接触力、法向和切向枝向量的各向异性增大程度之和超过了切向接触力的各向异性的减小程度。

关键词：混合土宏细观特性数值计算初始应力比接触类别

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纵向连接式浮置板轨道疲劳性能试验研究

铁道工程学报 2023年第2期40卷 23-28页

作者：李秋义李沛成王卫东朱彬杨尚福曾志平中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中南大学长沙410075

研究目的:相较于城市轨道交通,市域铁路列车运行速度更快、轴重更大,截至目前,国内市域铁路在时速160 km没有采用钢弹簧浮置板轨道的先例,也没有对其在市域铁路运营条件下的适应性开展过系统研究。为设计研发适用于市域铁路的钢弹簧浮... 详细信息

研究目的:相较于城市轨道交通,市域铁路列车运行速度更快、轴重更大,截至目前,国内市域铁路在时速160 km没有采用钢弹簧浮置板轨道的先例,也没有对其在市域铁路运营条件下的适应性开展过系统研究。为设计研发适用于市域铁路的钢弹簧浮置板轨道,本文通过开展足尺模型的疲劳试验,分析疲劳前后力学性能变化,进而得到纵向连接式钢弹簧浮置板轨道静刚度及应力应变的变化规律。研究结论:(1)疲劳后浮置板垂向位移整体呈下降趋势,200万次疲劳后其位移平均值减小2.90%,500万次疲劳后其位移平均值减小4.78%;(2)疲劳后浮置板静刚度呈增大趋势,疲劳前、200万次疲劳后和500万次疲劳后,浮置板静刚度分别为185.02 kN/mm、189.11 kN/mm、192.49 kN/mm;(3)浮置板表面中线上应变测点位置的应变在疲劳试验后呈现增大趋势,200万次及500万次疲劳试验后其最大应变值较疲劳前分别增大19.21%和17.70%;(4)浮置板表面边线上应变测点位置的应变在疲劳试验后呈现减小趋势,200万次及500万次疲劳试验后的最大应变值较疲劳前分别减小2.16%和3.11%;(5)500万次疲劳后板缝处混凝土与预制板混凝土粘结界面处于安全状态;(6)本研究成果对于设计研发适用于市域铁路的纵向连接式钢弹簧浮置板结构具有一定参考价值。

关键词：市域铁路钢弹簧浮置板疲劳试验静刚度应力应变

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墩身惯性力对墩底地震剪力的影响及计算方法

振动工程学报 2023年第1期36卷 217-224页

作者：蒋湘平沈禹李建中周建徐晨中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430063 同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 京都大学防灾研究所日本宇治6110011 波鸿鲁尔大学结构力学研究所德国波鸿44801

为探究考虑墩身地震惯性力贡献的墩底剪力简化计算方法,以某铁路简支梁桥为研究对象建立三维有限元模型,在分析了墩身质量对结构动力特性影响基础上,通过非线性时程分析方法研究了不同墩高、场地类型以及地震动峰值加速度(PGA)下墩身惯... 详细信息

为探究考虑墩身地震惯性力贡献的墩底剪力简化计算方法,以某铁路简支梁桥为研究对象建立三维有限元模型,在分析了墩身质量对结构动力特性影响基础上,通过非线性时程分析方法研究了不同墩高、场地类型以及地震动峰值加速度(PGA)下墩身惯性力在桥墩地震剪力中的贡献比例,给出墩身惯性力在计算墩底地震剪力时不可忽略的判别条件;并采用模态Pushover分析法对墩底剪力进行简化计算,对结果的准确性加以验证。结果表明:桥墩进入塑性后,墩身惯性力对墩底剪力的贡献比例受场地类别影响小,主要影响因素为墩高,当墩高小于20 m时,可不考虑墩身惯性力作用,而采用能力保护设计理念计算墩底剪力;但当墩高大于20 m后,不应忽略桥墩自身的惯性力贡献,可按所提出的一阶模态Pushover方法简化计算墩底剪力。

关键词：桥梁地震剪力静力Pushover 简化方法

超大矩形顶管盾构隧道近接下穿高铁施工加固方案对比分析

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岩土力学 2022年第S2期43卷 414-424页

作者：崔光耀麻建飞宁茂权唐再兴刘顺水田宇航北方工业大学土木工程学院北京100144 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430064 海峡(福建)交通工程设计有限公司福建福州350004

为保证超大矩形顶管盾构隧道近接下穿高铁的施工安全,以某矩形顶管盾构涉铁工程为背景,研究软弱地层中超大矩形顶管盾构近接高铁施工的安全性。结果表明:软弱地层中超大矩形顶管盾构近接高铁施工时轨道沉降和管节安全系数远超控制阈值,... 详细信息

为保证超大矩形顶管盾构隧道近接下穿高铁的施工安全,以某矩形顶管盾构涉铁工程为背景,研究软弱地层中超大矩形顶管盾构近接高铁施工的安全性。结果表明:软弱地层中超大矩形顶管盾构近接高铁施工时轨道沉降和管节安全系数远超控制阈值,必须采取施工加固方案;采取超前注浆可使轨道沉降减小58.20%,管节最小安全系数提高至1.35;采用人工挖孔桩+D型钢便梁可使轨道沉降减小63.05%,最小安全系数增至9.49;采用桩板结构加固可使轨道沉降减小70.90%,最小安全系数增至9.00;人工挖孔桩+D型钢便梁加固方案和桩板结构加固方案的效果明显优于超前注浆的加固效果,推荐在下穿待建高铁段采用桩板结构加固方案,在下穿既有高铁段采用人工挖孔桩+D型钢便梁加固方案。现场监测结果表明:超大矩形顶管盾构在近接下穿待建福厦高铁段采用桩板结构后,顶管掘进导致的地表沉降最大值为3.25 mm,在近接下穿既有杭深线段采用人工挖孔桩+D型钢便梁后,高铁轨道最大沉降仅为1.65mm,均远小于沉降阈值,超大矩形顶管盾构顺利近接下穿待建福厦线和既有杭深线。研究结论可为类似大尺寸隧道的近接工程提供参考。

关键词：隧道工程矩形顶管盾构近接施工加固方案软弱地层

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铁路大跨连续梁桥弹性约束体系力学性能研究

铁道工程学报 2023年第6期40卷 46-50页

作者：王德志严爱国文望青杨得旺张政中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

研究目的:在我国铁路中广泛应用的预应力混凝土连续梁,一般采用固定约束体系,即设置一个纵向固定支座,其余均为纵向活动支座。本文首次对铁路大跨连续梁桥纵向弹性约束体系进行研究,介绍弹性约束体系的基本原理和支座刚度计算方法,提出... 详细信息

研究目的:在我国铁路中广泛应用的预应力混凝土连续梁,一般采用固定约束体系,即设置一个纵向固定支座,其余均为纵向活动支座。本文首次对铁路大跨连续梁桥纵向弹性约束体系进行研究,介绍弹性约束体系的基本原理和支座刚度计算方法,提出连续梁下部结构组合刚度的概念,对梁部温度变形零点、桥梁下部结构受力、桥梁抗震以及轨道受力等进行分析。研究结论:(1)连续梁纵向弹性约束体系为多主墩协同受力,通过选择合适的弹性支座刚度,连续梁温度变形零点可以较好地控制在中跨跨中附近,有效地减小梁部温度联长;(2)减小了连续梁固定约束制动墩水平力和轨道伸缩力,降低了轨道应力24%左右;(3)降低了下部结构水平纵向组合刚度,延长了桥梁结构自振周期,提升了结构抗震性能;(4)本文成果可以在铁路大跨度连续梁上推广应用。

关键词：铁路连续梁弹性约束体系温度变形组合刚度抗震性能轨道应力

利用既有铁路开行市域(郊)列车影响因素研究

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铁道工程学报 2023年第11期40卷 94-100,111页

作者：宋唯维石建文叶玉玲陈聪聪余攀朱资岳周文涛同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 山东交通学院济南250357

研究目的:当前,国家将利用既有铁路发展市域(郊)铁路作为优选模式,但利用既有铁路开行市域(郊)列车决策涉及诸多影响因素,各因素之间相互作用、相互影响。本文应用FISM-MICMAC方法进行研究,识别影响利用既有铁路开行市域(郊)列车决策的... 详细信息

研究目的:当前,国家将利用既有铁路发展市域(郊)铁路作为优选模式,但利用既有铁路开行市域(郊)列车决策涉及诸多影响因素,各因素之间相互作用、相互影响。本文应用FISM-MICMAC方法进行研究,识别影响利用既有铁路开行市域(郊)列车决策的关键因素,并分析各影响因素之间的相关性。研究结论:(1)既有铁路技术标准、通过能力利用率、工程造价和运营维护成本是利用既有铁路开行市域(郊)列车决策的根本影响因素,其中既有铁路技术标准为最根本因素;(2)既有铁路沿线公共交通情况、客流方向与既有铁路走向一致性程度、客流类型、既有车站分布情况、旅行时间、早晚高峰时段市域(郊)列车行车间隔时间和客流量是利用既有铁路开行市域(郊)列车决策的直接影响因素,其中客流类型和早晚高峰时段市域(郊)列车行车间隔时间两个因素对利用既有铁路开行市域(郊)列车的决策影响更直接;(3)在既有铁路技术标准和通过能力满足市域(郊)列车开行的条件下,利用既有铁路开行市域(郊)列车决策应重点关注客流类型是否以通勤客流为主和早晚高峰时段的市域(郊)列车是否可公交化开行;(4)本研究成果可推广应用于利用既有铁路开行市域(郊)列车相关项目前期决策。

关键词：利用既有铁路市域(郊)列车影响因素 FISM方法 MICMAC方法

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高速磁浮车站列车作业优化与能力分析

铁道科学与工程学报 2023年第11期20卷 4041-4049页

作者：邓连波陈晨静恩伟张颖霍亮中南大学交通运输工程学院湖南省轨道交通大数据实验室湖南长沙410075 中铁第四勘察设计院集团有限公司线路站场设计研究院湖北武汉430063

高速磁浮作为一种高速度、高舒适性的便捷公共交通方式已成为公共交通的重要组成部分。目前高速磁浮方式整体上处于技术研发为主,商业运营仍处于起步阶段,特别是针对车站能力的研究较为缺乏。基于高速磁浮列车的运输组织要求,对高速磁... 详细信息

高速磁浮作为一种高速度、高舒适性的便捷公共交通方式已成为公共交通的重要组成部分。目前高速磁浮方式整体上处于技术研发为主,商业运营仍处于起步阶段,特别是针对车站能力的研究较为缺乏。基于高速磁浮列车的运输组织要求,对高速磁浮车站的列车作业优化和能力利用问题进行研究。通过将高速磁浮车站到发线与径路一体化考虑,从车站径路运用和车站径路分段解锁的层面着手,在时间-空间双重约束下建立给定时刻表下高速磁浮车站作业安排优化模型。根据问题特性,将遗传算法的全局搜索性能和模拟退火算法的局部搜索性能相结合,设计遗传模拟退火算法。通过高速磁浮车站算例得出总延误为0的车站作业安排优化方案,并对车站能力利用状况进行分析。设计基于列车作业紧凑安排的车站能力启发式算法,通过压缩给定时刻表下车站接发车作业的间隔时间,计算特定的车流构成类型和比例下的高速磁浮车站通过能力。对比分析不同运行图场景下的高速磁浮车站通过能力,探索其一般规律。分析得出不停站通过列车、始发终到列车、停站通过列车、立折列车对车站通过能力利用效率依次降低的规律。该研究从列车车站列车作业组织角度丰富了高速磁浮技术,可为高速磁浮车站的作业安排和能力利用提供借鉴。

关键词：高速磁浮作业安排车站能力遗传模拟退火算法

复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力

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高压物理学报 2023年第1期37卷 180-188页

作者：宁茂权唐再兴刘顺水麻建飞崔光耀中铁第四勘察设计院集团有限公司湖北武汉430064 海峡(福建)交通工程设计有限公司福建福州350004 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044 北方工业大学土木工程学院北京100144

为了保证超大矩形盾构隧道开挖面的稳定性,依托某超大矩形盾构隧道工程,采用理论分析、数值模拟和现场监测方法对复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力进行了研究,提出了复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面临界破... 详细信息

为了保证超大矩形盾构隧道开挖面的稳定性,依托某超大矩形盾构隧道工程,采用理论分析、数值模拟和现场监测方法对复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面的极限支护力进行了研究,提出了复合地层下穿高铁超大矩形盾构隧道开挖面临界破坏模式,并基于极限平衡理论推导了极限支护力计算方法。数值模拟和现场监测结果表明:提出的极限支护力计算方法与数值模拟和现场监测的误差分别在10.40%~18.30%和11.19%~16.85%区间,说明极限支护力公式安全可靠,可应用至实际工程中。研究结果可为类似工程开挖面稳定性控制提供参考。

关键词：矩形盾构隧道复合地层极限支护力极限平衡法近接施工

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地铁杂散电流对隧道钢筋极化电位分布影响研究

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铁道标准设计 2023年第11期67卷 200-206页

作者：钱根王沛沛湛博中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

地铁直流牵引系统产生的杂散电流泄漏及腐蚀危险已成为城市轨道交通建设规划关心的问题,隧道结构钢筋由于其相对钢轨位置不同,杂散电流影响也将呈现出不同的模式,研究不同工况下地铁杂散电流对隧道结构的影响特性,对于改善杂散电流防护... 详细信息

地铁直流牵引系统产生的杂散电流泄漏及腐蚀危险已成为城市轨道交通建设规划关心的问题,隧道结构钢筋由于其相对钢轨位置不同,杂散电流影响也将呈现出不同的模式,研究不同工况下地铁杂散电流对隧道结构的影响特性,对于改善杂散电流防护工程措施,提高隧道结构钢筋耐腐蚀寿命具有重要意义。建立地铁杂散电流对隧道结构钢筋极化电位分布影响实验模型,针对存在邻近金属管线、隧道钢筋横联及加装排流网等情况,开展隧道结构钢筋沿线极化电位分布测试。结果表明,邻近金属管线虽自身受到明显杂散电流影响,但其存在对隧道各结构钢筋上的极化电位分布几乎没有影响;隧道结构钢筋并联,能有效降低杂散电流对隧道顶部结构钢筋的影响,阳极极化与阴极极化程度较并联前分别下降约14.1%与26.3%,对靠近钢轨附近结构钢筋影响不大;排流网使靠近钢轨和排流网的结构钢筋平均极化程度增加约28.3%,对远离排流网的金属结构,排流网能有效降低杂散电流影响;杂散电流流通路径对结构钢筋极化电位分布有明显影响,结构钢筋沿线极化程度随着钢轨与结构钢筋距离的增加呈指数衰减。

关键词：城市轨道交通杂散电流隧道结构钢筋极化电位腐蚀