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单元式无砟轨道周期性变形敏感因素分析

铁道工程学报 2024年第1期41卷 26-31,38页

作者：赵磊杨国涛刘伟斌施成中国铁道科学研究院集团有限公司北京100081 中国国家铁路集团有限公司北京100844

研究目的:单元式无砟轨道应用过程中检测出波长与板长相近的周期性不平顺问题,影响了列车运营舒适性。为研究周期性变形的敏感影响因素,以CRTSⅢ型板式无砟轨道为例,建立考虑层间非线性接触关系的无砟轨道多物理场耦合分析模型,分析轨... 详细信息

研究目的:单元式无砟轨道应用过程中检测出波长与板长相近的周期性不平顺问题,影响了列车运营舒适性。为研究周期性变形的敏感影响因素,以CRTSⅢ型板式无砟轨道为例,建立考虑层间非线性接触关系的无砟轨道多物理场耦合分析模型,分析轨道板内温度梯度和自密实混凝土收缩对轨道板翘曲变形和轨面周期性不平顺的影响程度,获取了两种荷载与周期性变形间传递关系。研究结论:(1)温度梯度、混凝土收缩等效降温量越大,轨道竖向变形差越大且传递比越大,+90℃/m、-45℃/m温度梯度时,钢轨垂向变形差分别为0.72 mm、0.32 mm,传递比分别为0.0158 mm/(℃·m^(-1))、0.0183 mm/(℃·m^(-1));(2)等效降温-10℃时,钢轨垂向变形差0.39mm,传递比为0.0739 mm/℃;(3)与混凝土收缩组合时,正温度梯度变形效应叠加,负温度梯度变形效应抵消,-45℃/m温度梯度与混凝土收缩-10℃间引起的变形效应相当,可基本抵消;(4)通过控制轨道精调时机,合理预设初始不平顺可减小运营期单元式无砟轨道周期性不平顺;(5)本研究结论可为控制目前广泛存在的无砟轨道周期性变形问题提供理论指导。

关键词：高速铁路单元式无砟轨道温度梯度混凝土收缩周期性变形

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宝兰客专第三系泥岩物性参数与力学特性研究

铁道工程学报 2024年第8期41卷 30-38页

作者：靳宝成王新东贺思悦符亚鹏何永旺史先伟中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043 极端环境岩土和隧道工程智能建养全国重点实验室西安710043

研究目的:膨胀性地层中隧道施工是一个较难的工程问题,本文以宝兰客专北二十里铺隧道的膨胀性及地下水情况测试为基础,对泥岩膨胀特性等展开深入的研究,有利于明确泥岩膨胀对隧道内轨道变形的影响,完善隧道设计理论。研究结论:(1)第三... 详细信息

研究目的:膨胀性地层中隧道施工是一个较难的工程问题,本文以宝兰客专北二十里铺隧道的膨胀性及地下水情况测试为基础,对泥岩膨胀特性等展开深入的研究,有利于明确泥岩膨胀对隧道内轨道变形的影响,完善隧道设计理论。研究结论:(1)第三系泥岩具有弱膨胀性;(2)膨胀岩的弹性模量和单轴抗压强度、单轴抗拉强度、三轴抗压强度在浸水后都呈现出明显的降低,随着浸泡时间的增加,各强度降低的速率逐渐下降;(3)单轴压缩试验表明,平均单轴抗压强度由29.18 MPa减少为4.65 MPa,衰减了84%,平均弹性模量由2.32 GPa减小为0.85 GPa,减小了63%;巴西劈裂试验表明,膨胀岩的平均抗拉强度由2.66 MPa减少为0.36 MPa,衰减了86.5%;三轴压缩试验表明,随着浸水时间的不断增加,膨胀岩的内聚力出现大幅的降低,尤其是在浸水初期下降迅速,由5.82 MPa降至1.34 MPa,减小了77%,膨胀岩的内摩擦角虽有所降低,但下降幅度不大,浸水15 d内总共降低4.07%;(4)本研究成果可为类似膨胀性泥岩铁路隧道设计提供参考。

关键词：宝兰客专膨胀性地层第三系泥岩三轴抗压强度单轴抗压强度

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板式轨道线路对机车垂向振动影响

铁道车辆 2024年第1期62卷 40-45,160页

作者：蒋超李传龙姚远西南交通大学轨道交通运载系统全国重点实验室四川成都610031 大连机车车辆有限公司转向架开发部辽宁大连116022

高速列车在板式轨道线路运行时,板式轨道激振所引起的特定通过频率加剧了车体垂向振动,特定条件下引起车体垂向共振,恶化高速列车垂向平稳性并造成车体结构疲劳破坏。实际运营过程中,在板式轨道线路,动力集中动车组动力机车垂向振动剧... 详细信息

高速列车在板式轨道线路运行时,板式轨道激振所引起的特定通过频率加剧了车体垂向振动,特定条件下引起车体垂向共振,恶化高速列车垂向平稳性并造成车体结构疲劳破坏。实际运营过程中,在板式轨道线路,动力集中动车组动力机车垂向振动剧烈。针对此现象,文章利用UM软件建立了考虑柔性车体、钢轨弹性及轨道板弹性的机车-板式轨道耦合系统动力学模型,分析了机车通过板式轨道时的垂向振动特性。研究表明:通过板式轨道时机车车体垂向振动响应大于非板式轨道线路,轨道板通过频率及其二倍频率振动响应明显,机车在140~160 km/h速度时车体一阶垂弯振动加剧;相对于非板式轨道线路,机车以160 km/h速度在板式轨道线路运行时,在线路不平顺激励及车轮一阶不圆激励工况下,车体垂向振动加速度分别增加8%和25%。

关键词：板式轨道柔性车体刚柔耦合垂向振动

大跨梁桁组合结构高铁斜拉桥主梁施工方案比选

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世界桥梁 2024年第4期52卷 48-53页

作者：李书兵卢皓郭仲溪武九铁路客运专线湖北有限责任公司湖北武汉430200 中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043 中铁十一局集团第一工程有限公司湖北襄阳441104

西十高铁汉江特大桥主桥为(67+70+73+420+73+70+67) m斜拉桥,主梁采用预应力混凝土箱梁和加劲钢桁架组成的梁桁组合结构,钢桁架下节点与预应力混凝土箱梁采用PBL键连接。边跨及塔区混凝土主梁采用支架现浇施工,为选择合理的中跨混凝土... 详细信息

西十高铁汉江特大桥主桥为(67+70+73+420+73+70+67) m斜拉桥,主梁采用预应力混凝土箱梁和加劲钢桁架组成的梁桁组合结构,钢桁架下节点与预应力混凝土箱梁采用PBL键连接。边跨及塔区混凝土主梁采用支架现浇施工,为选择合理的中跨混凝土主梁施工方案,提出5 m节段悬浇施工、10 m节段悬浇施工、5 m节段预制悬拼施工3种方案,从建设条件、结构受力、行车动力性能、桥面线形、施工工期和投资等方面对3种方案进行对比。结果表明:5 m节段预制悬拼施工方案的工期最短,但投资最高,且受建设场地和运输条件的制约;节段悬浇施工技术成熟,技术风险及质量风险低,相比5 m节段,10 m节段悬浇施工方案虽然投资略高,但能够有效节省工期达5个月,且结构受力性能、行车安全性及舒适性、桥面线形均满足相关要求,在保证施工监控精度的前提下,成桥线形也在可控范围内,该桥最终选择10 m节段悬浇施工中跨混凝土主梁。

关键词：斜拉桥梁桁组合结构预应力混凝土箱梁悬浇施工悬拼施工受力变形方案比选

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桥上无缝道岔智能化分析系统研发

铁道标准设计 2024年

作者：张泽中铁第四勘察设计院集团有限公司线路站场设计研究院铁路轨道安全服役湖北省重点实验室

相比桥上无缝线路，桥上无缝道岔受力机理更加复杂，设计时需对每座高架站上无缝道岔进行专项检算。针对高架站无缝道岔计算模型复杂、计算参数众多、理论难度大等问题，基于岔-桥-墩相互作用机理，以C#语言进行界面开发、以有限元二次... 详细信息

相比桥上无缝线路，桥上无缝道岔受力机理更加复杂，设计时需对每座高架站上无缝道岔进行专项检算。针对高架站无缝道岔计算模型复杂、计算参数众多、理论难度大等问题，基于岔-桥-墩相互作用机理，以C#语言进行界面开发、以有限元二次开发语言进行内核编制，研发具有完全自主知识产权的桥上无缝道岔计算系统。相比既有软件，研发的无缝道岔系统具有以下创新点：系统可实现路桥隧多专业数据“一键输入”及设计参数的动态可视化，可实现大型编组站高度非线性无缝道岔耦合计算模型的“一键成型”及“一键计算”，可实现桥上无缝道岔智能化分析、参数检验及检算报告的“一键输出”。以昌九高铁某高架站无缝道岔群为工程案例，介绍了系统在参数输入、模型建立、结果分析等方面的应用，系统目前已推广于多个项目的桥上无缝道岔设计中，复杂工点桥上无缝道岔群检算时间可控制在1h内。

关键词：桥梁高架站无缝道岔智能化分析系统研发

矿山法海底隧道水压力分布规律及限排设计研究

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现代隧道技术 2024年第1期61卷 84-95页

作者：靖一峰汪波梅洁熊文威孟庆余西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室成都610031 西南交通大学城市轨道交通学院成都611756 中国铁路设计集团有限公司天津300308

高水压及上覆淤泥层等复杂地质条件是影响海底隧道渗流特征与防排水设计的关键因素。为系统研究海底隧道周围水压分布规律及涌水量特征,基于水力学理论,推导考虑上覆淤泥层的海底隧道渗流场解析解,并建立相应的数值模型,通过与理论结果... 详细信息

高水压及上覆淤泥层等复杂地质条件是影响海底隧道渗流特征与防排水设计的关键因素。为系统研究海底隧道周围水压分布规律及涌水量特征,基于水力学理论,推导考虑上覆淤泥层的海底隧道渗流场解析解,并建立相应的数值模型,通过与理论结果的对比分析,验证数值模型的适用性和准确性。通过数值模拟,获得海域段隧道最优限量排水方案与合理泄压值,进一步探究淤泥层厚度和覆盖率等因素对隧道涌水量及衬砌背后水压力分布特征的影响规律,揭示上覆淤泥层对海底隧道渗流特征的作用机理。结果表明:(1)随着泄压值的增大,隧道排水量呈线性递减趋势,衬砌背后水压力呈线性增大;在相同泄压值条件下,随着环向排水盲管间距的增大,隧道排水量逐渐减小,衬砌背后水压力逐渐增大。(2)在淤泥厚度为12 m时海域矿山法段隧道最优限量排放方案为半包防水型式,排水方式选取“间隔6 m环向排水盲管+纵向排水盲管”,泄压值为400 kPa。(3)淤泥层厚度和覆盖率的增加可以减小排水量并在一定程度上降低衬砌背后水压力;在弱风化花岗岩与淤泥覆盖层交界处,衬砌背后水压力出现一定程度的突变,应重点考虑通过确定的淤泥层覆盖率或局部淤泥层厚度来合理优化排水系统的排水参数。

关键词：海底隧道淤泥覆盖层排水量水压力分布限量排放

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成层土中长桩竖向承载激发规律研究

河北工程大学学报（自然科学版） 2024年第2期41卷 23-29页

作者：马鹏程刘润李国和苏伟施威蒋成强中国铁路设计集团有限公司天津300308 天津大学建筑工程学院天津300354 城市轨道交通数字化建设与测评技术国家工程研究中心天津300308

针对成层土中长桩承载问题,结合试桩数据建立了成层土中长桩-土相互作用特性分析模型,基于分析模型研究了上砂下黏和上黏下砂中砂-黏占比对长桩竖向荷载-位移曲线的影响,分析了成层土中长桩侧阻和端阻承载分担比,揭示了达到极限承载力... 详细信息

针对成层土中长桩承载问题,结合试桩数据建立了成层土中长桩-土相互作用特性分析模型,基于分析模型研究了上砂下黏和上黏下砂中砂-黏占比对长桩竖向荷载-位移曲线的影响,分析了成层土中长桩侧阻和端阻承载分担比,揭示了达到极限承载力时成层土中桩基侧阻、端阻激发规律,即黏土层侧阻可完全激发、砂土层侧阻未完全激发,桩底端阻完全激发,为实际工程中长桩承载力计算选取合理参数提供依据。

关键词：长桩成层土竖向承载力现场试验砂-黏占比

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高速铁路接触网弹性吊索张力非接触测量方法

铁道科学与工程学报 2023年第8期20卷 2824-2834页

作者：陈俊卿刘继冬关金发吴积钦陈维荣西南交通大学电气工程学院四川成都611756

为提升高速铁路接触网弹性吊索的服役可靠性与维修安全性,提出一种基于形状反演计算的接触网弹性吊索张力非接触测量方法。首先基于几何原理,定义了表征弹性吊索状态的接触网几何特征参数,并建立基于线路坡道信息的接触网高度修正模型;... 详细信息

为提升高速铁路接触网弹性吊索的服役可靠性与维修安全性,提出一种基于形状反演计算的接触网弹性吊索张力非接触测量方法。首先基于几何原理,定义了表征弹性吊索状态的接触网几何特征参数,并建立基于线路坡道信息的接触网高度修正模型;然后基于抛物线方程,通过对带张力非等高悬挂绳索的受力分析求解出弹性吊索上的吊弦力,再结合力矩平衡原理,推导了接触网几何参数、吊弦力与弹性吊索变形量的静力学关系,建立了弹性吊索的张力与接触网几何形状解析模型。试验表明,相较于有限元仿真计算结果,该解析模型的相对误差平均值为2.3%;相较于11组不同线路位置下弹性吊索张力的直接测量结果,该解析模型的相对偏差平均值为3.8%,验证了该模型的计算精度与工程适用性。利用行业既有技术非接触式测量接触网几何形状参数,再通过该解析模型反演计算弹性吊索张力,实现了弹性吊索张力的非接触测量,从而避免了接触式测量的繁琐准备工作与高空作业风险,大幅度降低了测量所需的配合人员数量,实现了弹性吊索的张力带电监测与性能评估。

关键词：非接触测量张力高速铁路接触网弹性吊索

基于BIM正向设计的铁路站房标准化体系建设

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铁道工程学报 2023年第12期40卷 88-94页

作者：翁凯李俊生中国铁路设计集团有限公司天津300308

研究目的:BIM正向设计是设计企业数字化转型的重要抓手,但现阶段铁路站房BIM正向设计的落地实施及推广应用存在种种问题,而标准化有助于规范设计企业BIM技术的应用,对推动BIM正向设计的技术发展有着指引作用。为此,本文从标准化入手,从... 详细信息

研究目的:BIM正向设计是设计企业数字化转型的重要抓手,但现阶段铁路站房BIM正向设计的落地实施及推广应用存在种种问题,而标准化有助于规范设计企业BIM技术的应用,对推动BIM正向设计的技术发展有着指引作用。为此,本文从标准化入手,从设计标准指引、标准设计流程、标准设计资源、标准执行、标准设计应用五方面构建铁路站房BIM正向设计标准化体系。研究结论:(1)完善的BIM正向设计标准化体系是设计企业BIM技术推广应用的重要因素,有助于提升BIM设计及应用水平;(2)研究实现了标准构件、标准详图族、标准建模深度、标准视图样板、标准提资、标准视图浏览器等标准化应用,形成了从建模、计算、提资、出图、工程量统计、可视化应用的全过程解决方案;(3)铁路站房BIM标准化体系在凌海南站中应用,实现了全过程全流程标准化,提升了设计质量和效率,并在其他项目中复用;(4)本研究结论可为铁路站房BIM正向设计推广及设计标准化提供参考。

关键词： BIM正向设计铁路站房标准化建设设计标准设计流程