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考虑细粒含量的单参数连续级配方程研究

铁道科学与工程学报 2024年

作者：杨锴杨奇徐方徐俏东韩学良中南大学土木工程学院中铁十二局集团有限公司中国铁路上海局集团有限公司杭州铁路枢纽工程建设指挥部

砂土的细粒效应对其物理力学性质具有重要影响，而现有级配方程难准确定量表征砂土的细粒含量。为更准确定量表征砂土的级配特征和细粒含量，提出可考虑细粒含量fc的单参数连续级配方程。分析该级配方程对砂土级配曲线特征的反映能力，... 详细信息

砂土的细粒效应对其物理力学性质具有重要影响，而现有级配方程难准确定量表征砂土的细粒含量。为更准确定量表征砂土的级配特征和细粒含量，提出可考虑细粒含量fc的单参数连续级配方程。分析该级配方程对砂土级配曲线特征的反映能力，论证了其对不同类型砂土级配的适用性。同时，构建不均匀系数Cu和曲率系数Cc与级配方程参数(特征参数m、细粒含量fc和最大粒径dmax)的关系式，并基于此开展了砂土级配试验设计。研究结果表明：1)所提单参数连续级配方程既能完整反映反S形、近似直线形和双曲线形3种典型级配曲线形态，又能准确定量表征砂土的级配特征和细粒含量，相较现有连续级配方程具有更好的适用性。2) dmax已知时，通过调整m和fc的组合，单参数连续级配方程可实现对级配曲线形态、特征粒径dP及Cu和Cc的调控，实现满足工程建设对砂土级配的需求。3)利用Cu和Cc与级配方程参数的关系式，推导了砂土级配良好条件下对应的m和fc的取值区间，可快速判别砂土级配的良莠情况。4)利用单参数连续级配方程可设计出特定级配特征参数值或参数区间的系列级配曲线，相比传统方法更为准确高效。研究结论可为进一步定量研究砂土级配特征和细粒效应对其相关物理力学性质的影响规律提供理论基础。

关键词：砂土细粒含量单参数连续级配方程级配方程参数级配设计

临近既有铁路增建新线地基处理施工影响比较分析

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水文地质工程地质 2024年第1期51卷 111-122页

作者：何晓王伟志徐永福王虎杨元治杨炜林敖江忠鲜谊倪顺天叶华洋萧甬铁路有限责任公司浙江宁波315010 上海铁路枢纽建设指挥部上海200071 上海交通大学土木工程系上海200240 南京铁路枢纽工程建设指挥部江苏南京210031 中铁二局集团有限公司四川成都610031

我国东南沿海一带,铁路既有线的建设时代久远、铁路路基建设标准低,地基土质条件差,受增建新线铁路路基的地基处理施工影响明显。对地基处理施工进行现场监测,选取施工影响小的地基处理方法对保障既有铁路运营安全至关重要。根据超孔隙... 详细信息

我国东南沿海一带,铁路既有线的建设时代久远、铁路路基建设标准低,地基土质条件差,受增建新线铁路路基的地基处理施工影响明显。对地基处理施工进行现场监测,选取施工影响小的地基处理方法对保障既有铁路运营安全至关重要。根据超孔隙水压力、地表位移和深层位移的现场施工监测数据,分析地基处理施工影响范围和程度,得到以下结论:(1)施工影响由大到小的排序为高压旋喷桩(管桩)>水泥搅拌桩>全方位高压喷射(MJS)桩>布袋桩;(2)水泥搅拌桩施工影响范围在5 m左右,高压旋喷桩施工影响范围高达10 m,布袋桩施工影响范围大约为3 m,MJS桩施工影响范围在4 m左右。对比高压旋喷桩、管桩、布袋桩和MJS桩与搅拌桩施工影响大小,优化临近既有铁路增建新线的地基处理方案,可以有效控制增建新线地基处理对既有铁路的扰动影响,确保既有铁路安全。

关键词：铁路地基处理施工影响水泥搅拌桩高压旋喷桩布袋桩全方位高压喷射桩

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新型有轨电车扣件系统设计及性能

铁道建筑 2024年第5期64卷 64-68页

作者：赵丽萍易正红娄会彬暴金龙任西冲陕西铁路工程职业技术学院陕西渭南714000 中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 中国铁路广州局集团有限公司江门工程建设指挥部广东江门529000

针对国内有轨电车无枕式扣件调高量不足、共享路权地段扣件强度尚待加强等问题,提出了一种新型有轨电车扣件系统,并对该扣件进行了有限元分析和室内试验。该扣件系统为弹性不分开式有挡肩扣件,其中基板和调高座采用玻纤增强聚酰胺材料... 详细信息

针对国内有轨电车无枕式扣件调高量不足、共享路权地段扣件强度尚待加强等问题,提出了一种新型有轨电车扣件系统,并对该扣件进行了有限元分析和室内试验。该扣件系统为弹性不分开式有挡肩扣件,其中基板和调高座采用玻纤增强聚酰胺材料注塑成型,在保证承载力的前提下提高了基板和调高座的防腐蚀性和绝缘减振性;其余零部件为国铁标准件或地铁通用件。该扣件垂向调整量为0~+20 mm,轨距调整量为-12~+8 mm,调整极差为1 mm。计算和试验结果表明:本文研发的新型有轨电车扣件系统关键零部件受力和变形满足要求,结构可靠;300万次荷载循环后各零部件无损伤,无失效;能满足有轨电车对扣件系统调整量、强度和可靠性的要求,性能稳定,维修养护方便。将该扣件系统应用于实际工程,通车运营三年,服役状态良好。

关键词：新型轨道交通有轨电车有限元分析试验研究扣件调高量基板调高座

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

滇中引水工程现浇仰拱全工序施工装备设计与应用

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隧道建设（中英文） 2024年第3期44卷 605-616页

作者：薛江松尹建坤陈宏明中铁隧道局集团有限公司广东广州511458 中交一公局第二工程有限公司江苏苏州215000 重庆市铁路(集团)有限公司重庆410700

为实现敞开式TBM掘进与现浇仰拱同步施工,提升现浇仰拱衬砌质量,缩短工程工期,结合长大敞开式TBM水工隧洞现浇仰拱施工边界条件,研制大跨径现浇仰拱全工序施工装备。从功能要求、主桥、支腿、前后爬坡轨、行走系统、仰拱衬砌等方面对现... 详细信息

为实现敞开式TBM掘进与现浇仰拱同步施工,提升现浇仰拱衬砌质量,缩短工程工期,结合长大敞开式TBM水工隧洞现浇仰拱施工边界条件,研制大跨径现浇仰拱全工序施工装备。从功能要求、主桥、支腿、前后爬坡轨、行走系统、仰拱衬砌等方面对现浇仰拱全工序施工装备开展详细设计,提出将主桥行车路面抬高,在主桥下部设置11个长度12 m功能作业区的创新思路,并在现场进行充分验证。工程实践表明:1)全工序现浇仰拱装备主桥支撑系统、行走驱动系统、模板浇筑系统使用效果初步达到设计预期;2)全工序现浇仰拱装备组装效率高、整体移动便捷、与现场施工工序契合度高、人员作业空间大,劳动强度低,施工进度最高可达到240 m/月,有效提升了TBM施工现浇仰拱技术的发展水平;3)全工序施工装备作为水工隧洞全新的工装,开创了新的施工工艺。但是该装备使本来狭窄的隧道显得更为拥挤,掘进施工交通流量受限,导致浇筑混凝土、钢筋、轨排的运输与TBM掘进物料运输之间的矛盾逐步显现,保障施工通道和TBM掘进有效进度匹配性的问题有待进一步研究。

关键词：水工隧洞敞开式TBM 现浇仰拱全工序同步作业步进式行走分离式衬砌

近接既有隧道爆破激发地震波成分构成及特性研究

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第4期55卷 1406-1417页

作者：伍福寿张学民韩淼陈进胡涛周贤舜王树英朱凯中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 中铁三局集团第五工程有限公司山西晋中030699 贵州省公路工程集团有限公司贵州贵阳550001

为研究新建隧道爆破地震波不同成分对既有隧道结构安全的影响,基于地震学极化偏振原理,结合现场爆破振动监测和ANSYS/LS-DYNA数值模型,分析既有隧道衬砌振动波型的成分构成及特性,探讨既有隧道衬砌动拉应力与P波峰值合振速的关联性。研... 详细信息

为研究新建隧道爆破地震波不同成分对既有隧道结构安全的影响,基于地震学极化偏振原理,结合现场爆破振动监测和ANSYS/LS-DYNA数值模型,分析既有隧道衬砌振动波型的成分构成及特性,探讨既有隧道衬砌动拉应力与P波峰值合振速的关联性。研究结果表明:新建隧道MS1、MS3、MS5、MS7、MS9、MS11和MS13段毫秒延期爆破P、S和R波对既有隧道衬砌质点振动均有贡献,各段别前期均由传播速度最快的P波主导,而后S波和R波相继成为主导波型;地震波传播路径及测振点的位置与波型成分密切相关,新建隧道已开挖和未开挖2个区域所对应的既有隧道质点振动特性存在显著差异,当L/D>1.58(L为距爆源中心的水平距离,D为隧道净距)时,未开挖区域的S波最大幅值超过P波最大幅值,成为后续区段质点振动的主导波型;既有隧道衬砌动拉应力与P波峰值合振速线性相关性较好,安全振速阈值为10.53 cm/s。

关键词：近接隧道爆破地震波衰减特性安全振速阈值

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高铁隧道衬砌缺陷气动荷载影响研究

中国铁路 2024年第2期 69-74,86页

作者：唐文国任玉鹏丁祥中国铁路兰州局集团有限公司甘肃兰州730030 中国铁路兰州局集团有限公司银川工程建设指挥部宁夏银川750000 中铁第五勘察设计院集团有限公司北京102600

随着高铁列车运行速度的提高,气动荷载成为隧道结构重要的附加荷载,尤其是素混凝土二次衬砌存在初始缺陷时,气动荷载将对衬砌安全有较大影响。针对素混凝土二次衬砌存在初始裂纹和厚度不足缺陷的情况,分别采用基于断裂力学的数值流形方... 详细信息

随着高铁列车运行速度的提高,气动荷载成为隧道结构重要的附加荷载,尤其是素混凝土二次衬砌存在初始缺陷时,气动荷载将对衬砌安全有较大影响。针对素混凝土二次衬砌存在初始裂纹和厚度不足缺陷的情况,分别采用基于断裂力学的数值流形方法和基于荷载-结构模型有限元法,对2种衬砌缺陷在气动荷载作用下的影响开展研究。研究结果表明:隧道素混凝土二次衬砌存在初始缺陷时,气动荷载对缺陷部位的耐久性和长期稳定性有很大影响;隧道衬砌存在裂纹时,在气动荷载作用下,裂纹尖端应力强度因子增大150%以上;衬砌厚度不足时,在气动荷载作用下,缺陷部位拉应力增大54%,衬砌处于“拉-压”循环受力状态。研究结果可为高铁隧道素混凝土结构的长期稳定性及耐久性设计提供参考。

关键词：高铁隧道气动荷载素混凝土二次衬砌初始缺陷

孟加拉38 m简支梁桥墩纵向水平刚度限值研究

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铁道工程学报 2024年第4期41卷 48-53页

作者：徐浩杨文茂林红松广州航海学院广州510725 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031

研究目的:孟加拉帕德玛大桥铁路连接线为“一带一路”重点工程项目之一,在高架桥上铺设跨区间无砟轨道无缝线路,且高架桥主要采用38 m混凝土简支箱梁。为指导孟加拉38 m混凝土简支箱梁桥上无缝线路及桥墩设计,建立轨道-桥梁-墩台一体化... 详细信息

研究目的:孟加拉帕德玛大桥铁路连接线为“一带一路”重点工程项目之一,在高架桥上铺设跨区间无砟轨道无缝线路,且高架桥主要采用38 m混凝土简支箱梁。为指导孟加拉38 m混凝土简支箱梁桥上无缝线路及桥墩设计,建立轨道-桥梁-墩台一体化仿真分析模型,研究桥墩纵向水平刚度对无缝线路力学性能的影响规律,基于钢轨强度、梁轨相对位移和钢轨断缝限值,提出满足38 m混凝土简支箱梁桥上无缝线路铺设的桥墩纵向水平刚度限值。研究结论:(1)钢轨伸缩力和挠曲力随桥墩纵向水平刚度的增大而增大,钢轨制动力、梁轨相对位移和钢轨断缝值均随桥墩纵向水平刚度的增大而减小;(2)采用UIC规范参数时,桥墩纵向水平刚度限值受梁轨相对位移控制;(3)采用中国规范参数时,桥墩纵向水平刚度限值受钢轨强度、梁轨相对位移、钢轨温度变化幅度和机车牵引类型共同控制;(4)采用UIC规范时的桥墩纵向水平刚度限值小于中国规范的规定值,综合考虑钢轨强度、梁轨相对位移、机车牵引类型的影响,钢轨温度变化幅度分别为50℃、40℃和30℃,采用UIC规范时,建议38 m混凝土简支箱梁的桥墩纵向水平刚度限值取200 kN/cm;采用中国规范时,建议38 m混凝土简支箱梁的桥墩纵向水平刚度限值取550、250和250 kN/cm;(5)本研究成果可为相关客货共线铁路混凝土简支箱梁桥上无缝线路及桥墩设计提供参考和借鉴。

关键词：客货共线无缝线路简支梁桥墩纵向水平刚度

扣件系统横向刚度及抗倾翻试验研究:以WJ-8型扣件为例

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中南大学学报（自然科学版） 2024年第6期55卷 2382-2392页

作者：曾志平张天琦郭无极叶梦旋陈国顺黄志斌蔡福海中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学重载铁路工程结构教育部重点实验室湖南长沙410075 东南沿海铁路福建有限责任公司福建福州350000 中铁十二局集团有限公司山西太原030024

为了对扣件系统横向刚度及抗倾翻性能进行研究,首先借鉴等间隔弹性点支承梁模型分析钢轨横向力学行为;然后,考虑钢轨自身截面特性,推导扣件系统横向刚度及抗倾翻系数计算公式;最后,设计并进行1组及3组WJ-8型扣件横向加载试验,验证分析... 详细信息

为了对扣件系统横向刚度及抗倾翻性能进行研究,首先借鉴等间隔弹性点支承梁模型分析钢轨横向力学行为;然后,考虑钢轨自身截面特性,推导扣件系统横向刚度及抗倾翻系数计算公式;最后,设计并进行1组及3组WJ-8型扣件横向加载试验,验证分析及推导的合理性。试验结果表明:当钢轨整体扭转中心为轨底中心点时,钢轨自身扭转不可忽略,钢轨横向力及扭矩的传递过程都是非线性过程;1组及3组扣件试验得到的位移相对误差不超过6.8%,转角相对误差不超过9.5%;3组扣件试验允许加载范围更大,且更适用于非对称式扣件;WJ-8型扣件钢轨横移过程可按扣件横向反力的组成划分为钢轨滑移、线性变形和非线性变形3个阶段,钢轨倾翻过程可按钢轨轨底与轨下垫板接触形式划分为钢轨脱离和整体倾翻2个阶段。扣件横向刚度及抗倾翻系数可通过横向力-位移曲线、扭矩-转角曲线确定。

关键词：扣件系统横向刚度抗倾翻性能 WJ-8型扣件横向加载试验