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基于环境影响的城轨设备预防性维修方法研究

铁道标准设计 2023年第11期67卷 184-192页

作者：黎家靖张宁东南大学智能运输系统研究中心南京210018 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

城市轨道交通的运营安全和服务水平离不开城轨设备的安全可靠运行,合理的维修维护方法有助于提高城轨设备的可靠性,基于此,提出一种基于环境影响的预防性维修方法。首先,考虑外部环境因素对城轨设备可靠性的影响,以威布尔分布和比例故... 详细信息

城市轨道交通的运营安全和服务水平离不开城轨设备的安全可靠运行,合理的维修维护方法有助于提高城轨设备的可靠性,基于此,提出一种基于环境影响的预防性维修方法。首先,考虑外部环境因素对城轨设备可靠性的影响,以威布尔分布和比例故障率模型为基础,构建基于环境影响的威布尔比例故障率模型,使用极大似然法和粒子群算法进行模型参数优化估计;其次,引入役龄回退因子和故障率递增因子对设备退化过程进行建模,基于设备最低可靠度阈值确定设备预防性维修周期,并建立剩余寿命函数预测设备剩余寿命;最后,以地铁屏蔽门设备实际故障数据为例,选取温度变量为协变量表征外部环境因素对设备状态的影响。实验表明,基于环境影响的威布尔比例故障率模型的MAPE误差约为0.093 3,误差相较于传统威布尔分布模型降低约43%;使用基于环境影响的预防性维修方法得到屏蔽门设备的故障率、预防性维修周期、剩余寿命等数据并对计算结果进行了详细分析。基于环境影响的预防性维修方法可动态调整设备维修周期,能使设备维修维护更加科学合理,对城轨设备维修决策具有一定参考意义。

关键词：城市轨道交通城轨设备环境影响预防性维修威布尔比例故障率模型维修周期剩余寿命屏蔽门设备

桩-墙叠合全预制装配明挖地铁隧道建造方案及工程应用

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铁道标准设计 2023年第6期67卷 140-147页

作者：符瑞安李兆平周健马绍麟黄明利中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 北京交通大学土木建筑工程学院北京100044

明挖法施工的装配式地铁隧道基坑围护桩通常为现场浇注混凝土桩,且只作为基坑开挖阶段的挡土结构,不将其作为侧墙永久结构的一部分,这种结构设计方法偏于保守,导致资源浪费。为此,提出桩-墙叠合全预制装配明挖地铁隧道建造方案,其主要... 详细信息

明挖法施工的装配式地铁隧道基坑围护桩通常为现场浇注混凝土桩,且只作为基坑开挖阶段的挡土结构,不将其作为侧墙永久结构的一部分,这种结构设计方法偏于保守,导致资源浪费。为此,提出桩-墙叠合全预制装配明挖地铁隧道建造方案,其主要特点是:基坑围护桩和隧道结构均采用预制结构且叠合布置,围护桩既是基坑开挖期间的临时挡土结构,同时也是隧道侧墙永久结构的一部分。以济南市济阳有轨电车明挖区间隧道工程为背景,开展围护桩和隧道侧墙叠合方案的比选。基于不同叠合方案结构受力分析和叠合施工方便性的综合考虑,提出在围护桩和隧道侧墙四角点进行叠合连接的措施;详细讨论了“桩-墙叠合方案、基坑预制围护桩布置、隧道主体结构装配分块、桩-墙叠合连接方法”;最后结合本工程试验段的施工,阐述了桩-墙叠合明挖隧道装配施工的关键工序及解决措施。

关键词：地铁隧道明挖法预制围护桩预制隧道结构桩-墙叠合方案关键工序

基于BIM技术的岩土工程信息模型数值计算功能实现方法

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科学技术与工程 2022年第31期22卷 13922-13932页

作者：吴佳明戴林发宝薛光桥中铁第四勘察设计院集团有限公司隧道设计研究院武汉430063 水下隧道技术国家地方联合工程研究中心武汉430063 华中科技大学土木与水利工程学院武汉430074

当前岩土工程信息模型更多地应用于可视化展示,一直没能深入到岩土工程的实际应用当中,很难直接进行岩土工程专业分析。究其主要原因,是缺乏将岩土建筑信息模型(building information modelling,BIM)转换成计算模型的渠道。通过数据转换... 详细信息

当前岩土工程信息模型更多地应用于可视化展示,一直没能深入到岩土工程的实际应用当中,很难直接进行岩土工程专业分析。究其主要原因,是缺乏将岩土建筑信息模型(building information modelling,BIM)转换成计算模型的渠道。通过数据转换,研究岩土工程模型计算功能实现方法,建立BIM模型与计算模型间的映射关系,来解决这一难题。考虑岩土BIM模型和有限元模型的特点,根据等效刚度法,研究计算驱动的岩土工程BIM模型的概化方法。针对岩土BIM模型的数值计算功能需求,聚焦计算网格剖分环节,基于开源TetGen程序,对BIM模型进行四面体剖分,发展面向数值计算的BIM模型网格剖分技术。进一步,建立四面体网格模型与计算模型的信息一一映射关系,实现BIM软件与岩土工程通用数值分析软件之间的数据转换和信息交换,打通了复杂岩土BIM模型向计算模型转换的关键环节。最后,通过两个工程实例验证所提出的岩土BIM模型计算功能实现方法的可行性与有效性。

关键词： BIM技术数据转换网格剖分映射关系数值计算

铁路刚构-连续混合梁桥钢-混结合段合理构造参数研究

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铁道标准设计 2022年第1期66卷 79-84页

作者：蒲黔辉谢自畅杨仕力黄胜前杨朝龙洪彧西南交通大学土木工程学院成都610031 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 西南交通大学陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室成都611756

以主跨216 m杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥为背景,研究铁路钢-混结合段的力学性能及传力机理,并讨论该桥钢混结合段的合理构造参数。采用ANSYS软件建立其钢-混结合段局部有限元模型,分析结合段中钢与混凝土内力的分配情况,并对影响... 详细信息

以主跨216 m杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥为背景,研究铁路钢-混结合段的力学性能及传力机理,并讨论该桥钢混结合段的合理构造参数。采用ANSYS软件建立其钢-混结合段局部有限元模型,分析结合段中钢与混凝土内力的分配情况,并对影响其传力分配的构造参数进行探讨。结果表明:结构纵向受力板件处于受压状态,钢梁应力沿结合段逐渐减小;承压板分担轴力比例约为56.2%,随着承压板厚度增加,其分担荷载比例也有提高,承压板厚度在40~60 mm之间时提高较快,承压板厚度大于60 mm后提高不明显;钢梁埋入段长度大于2.5 m后,对传力效果的影响不大;剪力钉刚度的增加会显著提高其承担的顺桥向剪力,并增加剪力沿横桥向分布的不均匀性。

关键词：铁路桥刚构-连续梁钢-混结合段有限元法参数分析传力机理

张吉怀铁路古阳隧道炭质页岩弃渣自燃机理及治理研究

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铁道标准设计 2023年第12期67卷 163-167,195页

作者：汪莹鹤李时亮李炜张良平中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 湖南省煤炭地质勘查院长沙410014

张吉怀铁路古阳隧道渣场在初期堆积后发生了自燃现象,为研究其自燃机理并对渣场进行彻底整治,消除渣场自燃对周边环境的不良影响,通过现场勘查、实验测试、理论分析等方法,对古阳隧道渣场渣样的自燃倾向及矿物成分、渣场自燃形成机理进... 详细信息

张吉怀铁路古阳隧道渣场在初期堆积后发生了自燃现象,为研究其自燃机理并对渣场进行彻底整治,消除渣场自燃对周边环境的不良影响,通过现场勘查、实验测试、理论分析等方法,对古阳隧道渣场渣样的自燃倾向及矿物成分、渣场自燃形成机理进行分析,确定最终整治方案。数据表明,该渣场自燃等级为Ⅱ类,硫化铁硫***为1.70%~3.88%,样品空气干燥基固定碳FCad为5.14%~9.61%,烧失量为10.04%~10.62%;黄铁矿通过表面吸氧氧化释放大量的热量,热量聚积温度持续升高达到着火温度T_s后渣场发生自燃。根据研究成果,确定了古阳隧道渣场“整平封闭、隔氧隔水”的治理思路。渣场整平后铺0.3 m厚生石灰,然后覆盖一层1.5 m厚黏土,最上层覆盖0.5 m种植土,渣场表面采用“撒草籽+栽植灌木”的方式防护。

关键词：铁路隧道弃渣场炭质页岩黄铁矿自燃机理

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毗邻高铁千米埋深采空区工程勘察及影响研究

铁道工程学报 2022年第12期39卷 11-16,29页

作者：孙红林胡清波严栋中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中国铁路经济规划研究院北京100844

研究目的:采空区严重制约和影响着铁路工程选线、建设及正常使用.我国针对高速铁路千米级埋深采空区的勘察技术与工程影响评价方法还有待进一步探索与实践,本文以某高速铁路毗邻古城煤矿千米埋深采空区为实例,通过煤矿采掘工程资料收集... 详细信息

研究目的:采空区严重制约和影响着铁路工程选线、建设及正常使用.我国针对高速铁路千米级埋深采空区的勘察技术与工程影响评价方法还有待进一步探索与实践,本文以某高速铁路毗邻古城煤矿千米埋深采空区为实例,通过煤矿采掘工程资料收集、地表调查、可控源音频大地电磁和宽线地震反射两种深源物探探测,以及InSAR解译等多种综合勘察技术,查明超深埋采空区空间位置及边界条件;经采空区岩移边界角综合选取、影响范围计算、地表变形时效性分析及变形监测验证,综合分析评价采空区对工程的影响.通过研究可完善采空区的综合勘察技术及影响分析方法.研究结论:(1)采掘工程资料收集、现场调查、深源物探探测,以及InSAR解译等多种勘察方法,获取的采空区边界具有较好的一致性、符合性;(2)千米级埋深采空区岩移边界角宜采用实测法、规范法、工程类比法与概率积分反演法等进行综合选取;(3)采空区地表变形时空效应分析及变形监测验证结果表明,采空区已进入稳定阶段,已基本不影响铁路工程安全稳定;(4)本研究结论可为超深埋采空区工程勘察及影响评价提供参考.

关键词：高速铁路千米级埋深采空区综合勘察影响评价音频大地电磁法地震反射法

基于原位试验的高速铁路中低压缩性土智能识别方法研究

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铁道标准设计 2023年第7期67卷 12-18页

作者：秦尚林戴张俊陈善雄余雷王祥王亚飞胡耀芳中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063

中低压缩性土在我国广泛分布,是高铁路基主要的承载地层。其承载变形快速稳定的特征对高铁路基变形控制有积极意义,因此,中低压缩性土智能识别对高铁路基设计、施工具有重要意义。针对高速铁路路基勘察设计中中低压缩性土的快速、智能... 详细信息

中低压缩性土在我国广泛分布,是高铁路基主要的承载地层。其承载变形快速稳定的特征对高铁路基变形控制有积极意义,因此,中低压缩性土智能识别对高铁路基设计、施工具有重要意义。针对高速铁路路基勘察设计中中低压缩性土的快速、智能识别问题,通过大量的现场原位试验数据,择优确定了以标贯试验、静力触探、载荷试验等原位测试结果为智能判别指标,建立中低压缩性土模糊推演模式,构建高铁中低压缩性土网络预测模型,形成基于现场原位测试的中低压缩性土快速智能识别方法,并通过不同算法进行网络训练和工程预测。结果表明,网络预测结果与实际测试结果整体上吻合度均较高,共轭梯度法相对梯度下降法计算效率明显提高,实现了中低压缩性土原位快速识别与测定,为高铁中低压缩性土路基设计、施工、评估等环节提供了重要依据。

关键词：高速铁路中低压缩性土原位试验神经网络智能识别

深江铁路虎跳门特大桥混凝土板-钢桁组合梁斜拉桥总体设计

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铁道标准设计 2023年

作者：刘振标胡方杰夏正春印涛中铁第四勘察设计院集团有限公司

虎跳门特大桥为新建深圳至江门铁路控制性工程之一，主桥采用主跨300m斜拉桥。为研究适用于300m级铁路斜拉桥主梁最优结构形式，对组合箱梁、混合箱梁、混凝土板-钢桁组合梁等三种主梁进行比选，混凝土板-钢桁组合梁在景观效果、抗风性... 详细信息

虎跳门特大桥为新建深圳至江门铁路控制性工程之一，主桥采用主跨300m斜拉桥。为研究适用于300m级铁路斜拉桥主梁最优结构形式，对组合箱梁、混合箱梁、混凝土板-钢桁组合梁等三种主梁进行比选，混凝土板-钢桁组合梁在景观效果、抗风性能、经济性等方面具有明显优势，作为推荐方案。针对混凝土板-钢桁组合梁开展了设计关键技术研究，以最小用钢量为目标确定了结构关键设计参数；揭示了结构的受力行为，得出了构件内力分配比例；分析了“Π”形宽板的剪力滞效应。研究结果表明，当下弦钢结构与混凝土板截面积比约为1.2%时，主梁用钢量达到最小；此时混凝土板承担约90%轴向力，在有索节点承担约70%剪力，无索节点承担约40%剪力。混凝土板剪力滞系数从跨中至桥塔支点总体呈增大趋势，恒载1.02～1.16，活载1.09～1.22；主梁具有良好的抗风性能和行车性能，不会成为全线列车运行速度控制点。

关键词：高速铁路斜拉桥总体设计设计参数内力分配剪力滞效应

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铁路刚构连续混合梁桥抗震性能分析

铁道标准设计 2023年第4期67卷 92-100页

作者：杨朝龙沈林白王德志文望青蒲黔辉中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 西南交通大学土木工程学院成都610031

以主跨216m杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥为背景,研究钢混混合梁桥与常规混凝土梁桥抗震性能的差异。设计了与原桥同结构形式和跨度的混凝土梁桥,以钢混结合段试验数据为支撑,使用OpenSees建立两座桥的有限元模型,基于耐震时程分析... 详细信息

以主跨216m杭温铁路永嘉右行线跨甬台温特大桥为背景,研究钢混混合梁桥与常规混凝土梁桥抗震性能的差异。设计了与原桥同结构形式和跨度的混凝土梁桥,以钢混结合段试验数据为支撑,使用OpenSees建立两座桥的有限元模型,基于耐震时程分析方法计算两座桥的地震响应,对比分析动力特性、梁体应力位移和桥墩易损性的差异。结果表明:混合梁桥主振型周期为3.33 s,周期更长,结构更柔;混凝土梁桥主振型周期为1.46 s,周期更短,结构更刚。在地震作用下,混合梁桥的梁体应力更小,位移更大,且在墩梁连接位置会发生较大错动和抬升,该处支座更容易损坏。混合梁桥4个桥墩的损伤程度由大到小依次为:3号墩、2号墩、1号墩、4号墩。当发生PGA为0.32g的地震时,混合梁桥4个桥墩发生轻微损伤的概率分别为77.75%、90.26%、99.47%和75.14%,混凝土梁桥4个桥墩发生轻微损伤的概率分别为99.97%、80.21%、95.29%和99.89%。钢混混合结构能够减小边墩的损伤程度,但会增加中墩的震损风险。

关键词：铁路桥刚构连续梁桥混合梁桥地震易损性耐震时程分析有限元法抗震性能