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马鞍山长江公铁大桥2100 MPa高强度钢绞线斜拉索及锚具研制

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桥梁建设 2024年第1期54卷 1-7页

作者：张强李冰郝玉柱周琦中铁大桥勘测设计院集团有限公司湖北武汉430056 宁安铁路公司(合肥枢纽指挥部) 安徽合肥230001 威胜利工程有限公司安徽合肥230001 河间市宝泽龙金属材料有限公司河北河间062450

巢马铁路马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥为(58+168+392+168+58)m双塔三索面钢桁梁斜拉桥,斜拉索设计采用抗拉强度2100 MPa、抗疲劳应力幅280 MPa的∅15.2 mm低松弛PE镀锌钢绞线拉索。为保证高强度钢绞线斜拉索的力学及锚固性能,根据其技... 详细信息

巢马铁路马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥为(58+168+392+168+58)m双塔三索面钢桁梁斜拉桥,斜拉索设计采用抗拉强度2100 MPa、抗疲劳应力幅280 MPa的∅15.2 mm低松弛PE镀锌钢绞线拉索。为保证高强度钢绞线斜拉索的力学及锚固性能,根据其技术指标要求,在1860 MPa钢绞线基础上,研制2100 MPa钢绞线及配套锚具。通过提高钢绞线原材料盘条中C、Si、Mn元素含量及改进钢丝拉拔工艺,选择直径14.0 mm的PQS92Si-HT盘条为2100 MPa钢绞线原材料。为提高钢绞线的锚固性能,夹片选择20CrMnTi钢,夹片长度52 mm、牙高0.45 mm、锥角6°10′、表面粗糙度R a3.2以上且表面硬度不低于56 HRC。根据2100 MPa钢绞线锚具的载荷变化和现行锚具锚板的材料性能,锚板选择40Cr钢,并进行调质处理。对研制的2100 MPa钢绞线及配套锚具进行单孔锚及斜拉索锚具组件疲劳试验及疲劳后静载试验。结果表明:研制的2100 MPa钢绞线及其锚具组件均满足规范要求,可应用于马鞍山长江公铁大桥副汊航道桥。

关键词：公路铁路两用桥斜拉桥斜拉索钢绞线锚具夹片疲劳试验静载试验

隧道地段双块式无砟轨道受力特性分析及优化设计

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铁道标准设计 2024年

作者：郜永杰秦永平刘永存刘杰浩吉铁路股份有限公司中铁第四勘察设计院集团有限公司线站院

针对高速铁路隧道内纵连双块式无砟轨道道床板病害多发问题，通过对既有隧道内双块式无砟轨道的病害特征进行深入调研和现场检测分析，建立隧道内双块式无砟轨道精细化整体有限元模型，分析不同地基刚度、温度变化、基础变形等因素下道... 详细信息

针对高速铁路隧道内纵连双块式无砟轨道道床板病害多发问题，通过对既有隧道内双块式无砟轨道的病害特征进行深入调研和现场检测分析，建立隧道内双块式无砟轨道精细化整体有限元模型，分析不同地基刚度、温度变化、基础变形等因素下道床板受力特征，最后基于分析结果对隧道内双块式无砟轨道结构进行优化设计。研究结果表明：（1）根据现场检测，隧道内纵连式道床板贯通裂纹多位于隧道仰拱施工缝处，该类裂纹系仰拱填充层导致的反射裂纹；（2）在混凝土收缩作用下，隧道基础纵向刚度系数越大，施工缝处道床板拉应力越大；（3）隧道洞口考虑负温梯度45℃/m，道床板最大应力为2.02MPa，洞内受基础变形影响较大，15mm基础变形下最大应力为1.88MPa；（4）在混凝土收缩和基础沉降变形荷载作用下，并考虑回填层裂纹发展，最大应力可达2.61MPa，道床板易开裂；（5）为解决纵连道床板裂纹多发问题，提出隧道内双块式无砟轨道单元化设计，建议隧道洞口道床板长度6m、洞内道床板长度12m，采用道床板和隧道基底植筋连接的限位设计方案。

关键词：高速铁路双块式无砟轨道道床板裂纹受力分析结构优化

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洞桩法车站拱顶开洞结构力学行为分析

中国公路学报 2024年

作者：章慧健周学民苏文汉裴行凯陈泽坤西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室中铁五局集团华南工程有限公司广州地铁设计研究院股份有限公司

地铁车站在修建过程中常对主体结构开设孔洞以满足其换乘等功能需求，但会较大地削弱开洞部位主体结构的承载能力。为了探究洞桩法地铁车站拱顶开洞结构力学行为，本文以广州某新建的洞桩法地铁车站为研究对象，通过室内模型试验对洞桩... 详细信息

地铁车站在修建过程中常对主体结构开设孔洞以满足其换乘等功能需求，但会较大地削弱开洞部位主体结构的承载能力。为了探究洞桩法地铁车站拱顶开洞结构力学行为，本文以广州某新建的洞桩法地铁车站为研究对象，通过室内模型试验对洞桩法车站拱顶开洞结构的破坏模式、裂缝扩展与变形规律展开深入研究；其次通过数值模拟方法对全尺度车站拱顶开洞结构的稳定性和开洞的影响范围进行分析。研究结果表明：车站拱顶开洞段的纵梁处于三维扭转状态，但其水平抗弯刚度较大，仍以竖向弯曲为主要变形特征；纵梁无拱一侧的纵断面中心形成“Y”型拉剪-张拉复合型贯穿裂缝，而跨中部分形成的45°贯穿剪切斜裂缝；洞口边界出现显著的应力集中现象，同时车站结构整体传力路径发生改变，中扣拱不直接影响开洞区域内的其余结构；相比于未开洞段，以变形之差小于10%为判据，得到车站拱顶开洞的影响范围为开洞长度的0.8倍，各结构内力受影响程度排序为：纵梁>拱>底板>侧墙。研究成果可为类似地质条件下的地下工程建设提供重要参考。

关键词：隧道工程洞桩法车站拱顶开洞破坏模式开洞力学行为

高地温施工隧道环境温度特征及通风参数优化研究

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地下空间与工程学报 2024年

作者：王锋李宁中国交通建设股份有限公司轨道交通分公司中铁第一勘察设计院集团有限公司

对高地温施工期隧道环境温度分布展开实地调研,在量化隧道内热源后建立高地温隧道独头通风三维数值模型,并通过监测数据与模拟结果验证了模型可靠性,进而展开隧道环境温度分布特征及通风参数优化研究,结果表明:(1)隧道沿程环境温度分布... 详细信息

对高地温施工期隧道环境温度分布展开实地调研,在量化隧道内热源后建立高地温隧道独头通风三维数值模型,并通过监测数据与模拟结果验证了模型可靠性,进而展开隧道环境温度分布特征及通风参数优化研究,结果表明:(1)隧道沿程环境温度分布可分为2个区段,掌子面20 m范围内呈骤增再降低趋势;掌子面20 m后至洞口段随入口风温降低或风量增大呈现出先增大后降低再持续增大趋势。(2)入口风温降低使隧道环境温度峰值呈线性降低特征,风量增大使隧道环境温度峰值呈二次函数降低特征,表明入口风温较风量对隧道环境温度峰值影响更显著。(3)利用多元函数建立风量风温因素耦合的隧道环境温度预测模型,表明当入口风温≤15℃时,风量>40 m3/s即可满足隧道环境施工要求,入口风温高于20℃,需要额外采取其他降温措施。

关键词：高地温隧道施工期降温隧道沿程温度通风参数优化

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高速铁路桥墩装配化设计关键技术

铁道标准设计 2024年

作者：焦亚萌徐升桥李辉张崇斌方中虎崔文凯中铁工程设计咨询集团有限公司中铁上海工程局集团第七工程有限公司

装配式桥墩具有施工快速、质量可靠、绿色环保、标准化、工业化程度高的特点，应用前景良好，但目前在铁路上应用较少。依托郑济高速铁路桥墩装配化工程，通过有限元计算、分析对比等方法，对高烈度区高速铁路桥墩抗震体系，节点连接构... 详细信息

装配式桥墩具有施工快速、质量可靠、绿色环保、标准化、工业化程度高的特点，应用前景良好，但目前在铁路上应用较少。依托郑济高速铁路桥墩装配化工程，通过有限元计算、分析对比等方法，对高烈度区高速铁路桥墩抗震体系，节点连接构造，模型试验，墩梁架设一体机等进行详细研究与介绍。结果表明，装配式桥墩采用减隔震支座+双柱空心墩的结构体系，可满足高烈度区的抗震要求；墩底采用承插式节点构造，取用承插深度0.4倍墩径，辅之大键齿等构造措施，节点强度强于预制墩身，整个结构具有良好的耗能能力和延性；墩顶连接采用横向湿接，纵向接触的连接方式，满足结构各工况下受力；研发的自平衡反力架可满足大吨位往复加载足尺推倒试验要求，经济环保；墩梁架设一体机可实现装配化桥墩与上部箱梁的协同架设，快速高效；通过对高烈度区铁路装配式桥墩应用的全面研究，为装配式在高速铁路上推广应用提供借鉴参考。

关键词：高速铁路桥墩装配式设计关键技术

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济阳黄河公铁两用特大桥施工关键技术

世界桥梁 2024年第1期52卷 45-50页

作者：姜贺牛伟锋韩胜利李宁鲁南高速铁路有限公司山东济南251400 中铁大桥局集团有限公司湖北武汉430050

济阳黄河公铁两用特大桥主桥为(84+144+228+240+300+120+60)m非对称、多跨、不等高、矮塔钢桁梁斜拉桥,采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系。主梁采用N形双主桁、双层桥面布置,上层通行6车道公路,下层通行双线铁路。主墩桩基利用黄河枯... 详细信息

济阳黄河公铁两用特大桥主桥为(84+144+228+240+300+120+60)m非对称、多跨、不等高、矮塔钢桁梁斜拉桥,采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系。主梁采用N形双主桁、双层桥面布置,上层通行6车道公路,下层通行双线铁路。主墩桩基利用黄河枯水期采用大型旋挖钻机成孔,位于黄河主河槽的主墩承台采用锁口钢管桩围堰成套施工技术,其余主墩采用钢板桩围堰施工。主墩承台大体积混凝土结构采用自动测温及内部循环冷却水控制的智能化温度控制系统,承台混凝土未出现有害裂纹。钢桁梁利用门吊吊装杆件,设置墩旁托架和临时墩,采用双悬臂拼装+单侧悬臂拼装方式架设,结合钢塔两侧跨度不对称及跨黄河险工河段、施工条件受限等特点,通过定点精确配重+移动配重+索力调整,确保了钢桁梁线形满足设计要求、架设过程安全稳定。钢塔利用组合起重设备和定位工装分节组拼,钢横梁利用塔顶吊架整体提升,保证了钢塔安装精度。

关键词：公路铁路两用桥矮塔斜拉桥钢围堰智能化温度控制系统不等跨悬臂架设移动配重塔顶吊架施工技术

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山岭隧道参数化断面正向设计BIM系统研发

铁道标准设计 2024年

作者：陈朋亮杨明超吴佳明柏华军浙江数智交院科技股份有限公司中铁第四勘察设计院集团有限公司

针对公路山岭隧道工程，为解决设计人员无法正向参数化创建隧道BIM建模所需衬砌模板的问题，进一步提高隧道衬砌断面设计效率与质量，实现精细化设计和动态交互修改的目标，结合隧道衬砌断面设计流程与习惯，梳理相关构件参数约束逻辑... 详细信息

针对公路山岭隧道工程，为解决设计人员无法正向参数化创建隧道BIM建模所需衬砌模板的问题，进一步提高隧道衬砌断面设计效率与质量，实现精细化设计和动态交互修改的目标，结合隧道衬砌断面设计流程与习惯，梳理相关构件参数约束逻辑关系，简化约束控制参数，提出基于中心数据库的隧道衬砌断面参数化正向设计方法，基于国产图形引擎“GDMP”，利用C++ API接口进一步研发了“隧道参数化断面设计系统”，在设计过程中进行交互计算，快速辅助设计人员确定设计参数并完成二三维设计成果。依托义龙庆高速（丽水段）工程基于此系统和方法进行项目施工图设计应用，实际应用结果表明，该方法符合设计习惯和流程，能够有效辅助设计人员快速完成隧道衬砌断面设计以及二维出图与工程量统计，其成果经验证满足项目交付要求。通过对比，相对于传统二维设计提升设计效率约15%，其成果可被直接调用进行后续隧道三维建模，为隧道全面正向设计奠定基础。

关键词：山岭隧道 BIM建模 GDMP 参数化断面设计系统二维出图工程量统计

基于响应面法的正交异性钢桥面板优化设计研究

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建筑结构 2024年第12期54卷 13-16,12页

作者：马志华杨羿董锦俊刘朵张建东南通市公路事业发展中心南通226001 苏交科集团股份有限公司南京210006

为了综合提高正交异性钢桥面板的抗疲劳性能和经济性,以顶板厚度、U肋厚度、横隔板厚度为设计参数,以U肋角焊缝最大拉应力、弧形开孔最大压应力、U肋嵌补段最大拉应力、单位长度用钢量为目标响应,开展了正交异性钢桥面板优化设计研究。... 详细信息

为了综合提高正交异性钢桥面板的抗疲劳性能和经济性,以顶板厚度、U肋厚度、横隔板厚度为设计参数,以U肋角焊缝最大拉应力、弧形开孔最大压应力、U肋嵌补段最大拉应力、单位长度用钢量为目标响应,开展了正交异性钢桥面板优化设计研究。基于有限元仿真,确定了不同疲劳易损部位的最不利荷载位置,通过Box-Behnken试验设计方法开展了多参数仿真分析,通过F检验法分析了设计参数对目标响应的影响显著性水平,提出了目标响应简化非线性响应面拟合方程。最后构造了多目标优化期望函数,对目标响应进行了组合优化。结果表明:优化结果相比于原设计值,结构最大应力指标下降27.2%,单位长度用钢量下降18.4%,抗疲劳性能与经济性显著提升。

关键词：正交异性钢桥面板抗疲劳设计响应面法简化响应面拟合方程期望函数

大盾构管片最不利上浮状态下三维形变特征模型试验方案设计

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中国铁道科学 2024年第2期45卷 101-112页

作者：李明宇王越李庆民陈健王承震蔺云宏田应飞郑州大学土木工程学院河南郑州450001 中国铁建水下隧道工程实验室山东济南250101 中铁十四局集团有限公司山东济南250101 广州地铁设计研究院股份有限公司广东广州510010

隧道施工期管片所受浆液浮力并非恒定,壁后浆液压力的不均匀分布会导致管片变形和隧道环的位错损伤。为减弱或避免因管片上浮造成的结构病害,通过自主设计研发一种考虑千斤顶水平推力、围岩压力以及同步注浆上浮力作用的管片三维加载模... 详细信息

隧道施工期管片所受浆液浮力并非恒定,壁后浆液压力的不均匀分布会导致管片变形和隧道环的位错损伤。为减弱或避免因管片上浮造成的结构病害,通过自主设计研发一种考虑千斤顶水平推力、围岩压力以及同步注浆上浮力作用的管片三维加载模型试验系统,对大直径管片最不利上浮状态下的瞬时变形进行分析。试验装置由围压加载装置和非均布上浮力加载装置组成,可实现单点或多点同步加卸载;模型试验采用不同刚度弹簧模拟上浮期隧道与地层之间的相互作用;根据相似理论对管片模型和连接螺栓进行精细化设计和加工;根据实际工程中试验段的围压对模型围压初始值进行换算,并将动、静态上浮力相结合,提出更符合工程实际的盾构隧道横、纵向上浮力分析模型。结果表明:在拱底非均布上浮力的作用下,拱底竖向位移和收敛变形沿纵向均近似呈对数正态分布,其最大值均出现在脱出盾尾后第3环;各环管片的收敛变形与拱底竖向位移近似呈线性关系,斜率介于0.63~1.49之间;模型试验结果与实测数据相吻合。研究成果可为盾构隧道管片抗浮设计和施工提供一定的技术支持。

关键词：盾构隧道管片上浮三维形变模型试验非均布上浮力