《铁道标准设计》创办于 1957 年,是由中国铁路工程集团有限公司主管、中铁工程设计咨询集团有限公司主办的国内外公开发行的科学技术类期刊,在铁路行业具有较高的学术影响力. 《铁道标准设计》多次被评为铁路运输类中文核心期刊、RCCSE中国核心学术期刊、中国科技核心期刊、中国学术期刊影响因子年报统计源期刊,入选中国科协铁路运输领域高质量期刊;2018 年被日本科学技术振兴机构数据库(JST)收录,2021 年被EBSCO数据库收录.
To better explore the deformation and failure law of sand from a mesoscopic perspective,this paper compares the effectiveness of discrete element triaxial test models under different confining pressure loading modes.Particle flow software(PFC)was used to establish discrete element triaxial tests for HST95 sand samples in different relative densities considering rigid and flexible confining pressure loading modes.Combined with the relevant laboratory triaxial test results,the mechanical characteristics,deformation characteristics and shear failure process of sand samples under two confining pressure loading methods are discussed.The results show that the simulation effect is better under the condition of flexible confining pressure loading mode.The higher the relative density of the sample,the better the flexible confining pressure loading mode than the rigid confining pressure loading mode:compared with the laboratory test results,the errors of stress-strain results under flexible and rigid confining pressure loading modes are within 10%and within the range of 7%～53%,respectively.For the sand in 30%and 70%relative density,the volumetric strain at 20%axial strain is about 0.6 times and 1.1 times of the laboratory test results for the samples under the rigid confining pressure loading mode,and the reduction of the volume under large shear strain is inconsistent with the actual situation.While the errors of the volumetric strain of the two samples under flexible confining pressure loading mode are within 1%.Further,the samples under the flexible confining pressure loading mode can better reproduce the shear failure characteristics of lateral bulging deformation and reveal the formation and development of the shear band.
跨座式单轨钢-混凝土组合梁是一种新型轨道梁体形式,自重较轻且安装便捷.群钉连接件的力学性能与布置形式是决定跨座式单轨组合梁力学性能的关键设计参数.为得到群钉连接件的力学性能,针对跨座式单轨组合梁的群钉连接件展开试验研究,共设计了 4 组推出试验,包括 3 组足尺试件和 1 组 1:3 缩尺试件,研究变量包括连接件个数、布置形式以及试件尺寸,得到了各试件的破坏类型、荷载与位移关系图和主要力学性能参数.根据试验结果,4 组试件的破坏模式均为栓钉剪断的延性破坏,与极限变形分析的结果保持一致.同一试件槽口不同位置处栓钉应变不同,呈现"两边大,中间小"的分布模式,且随着荷载不断增加,这种分布模式依然保持.根据规范值对比,群钉效应导致足尺试件的抗剪承载力下降约 23.4%～27.2%,且承载力下降幅度与栓钉布置的密集程度成正比.群钉效应导致缩尺试件的抗剪承载力下降约 16.5%,明显小于足尺试件.尺寸效应对群钉承载力的影响并不明显.总体来看,通过试验综合研究群钉连接件的力学性能,并结合现有设计规范和理论方法给出群钉连接件承载力的计算方法,为相应工程应用提供设计建议.
隆叙铁路沱江特大桥是隆叙铁路的控制性工程,为满足行洪、通航及一跨跨越珍稀、特有鱼类国家级自然保护区需求,结合本线新建单线预留双线条件的情况,采用主跨 292 m单索面矮塔斜拉桥结构形式.为避免长期偏载,预留线二期恒载同步实施.通过对单箱三室截面、单箱双室贯通锚固截面、单箱单室大隔板截面、W形截面进行比较,优选传力路径直接、受力合理、施工方便的W形截面.针对变梁高时连续内腹板构造复杂、不便于施工的特点,在传统W形截面基础上提出纵向间隔布置预应力混凝土斜杆的W形截面主梁结构形式.通过对钢斜杆及预应力混凝土斜杆两种方案对比,分析斜杆内的预应力钢筋可主动承受拉索竖向分力、预压应力可有效避免较大变形和顶板开裂的特点.梁部采用挂篮悬臂浇筑施工.根据拉索布置及受力需要,结合泸州地方经济文化特色,提出束腰酒尊造型的桥塔结构.下部结构采用双薄壁墩、钻孔灌注桩基础,根据防洪、通航及两个主墩均衡受力的需求,对主墩岸坡进行刷坡防护.
针对盾构机在全断面硬岩地层中掘进遇到的刀具磨损严重的难题,结合青岛地铁 6 号线朝阳路站—峨眉山路站盾构隧道工程实例,采用多元回归分析的方法分析滚刀安装半径、地层参数、掘进距离与正面滚刀磨损量之间的关系.考虑盾构总推力、刀盘转速、刀盘扭矩、掘进速度、安装半径、岩石单轴抗压强度和磨蚀性指数等多重变量,构建正面滚刀磨损预测模型,分析不同轨迹正面滚刀的磨损特征,得出以下结论:(1)在 800 m的掘进距离内,平均每个刀位换刀 3.18 次,随着滚刀安装半径增加,单把滚刀的累计换刀次数逐渐增加、平均掘进长度逐渐降低,其累计磨损量呈幂指数增加;(2)正面滚刀平均每延米磨损量随岩石强度增加呈幂指数增长、随磨蚀性指数增加呈指数增长,且拟合相关系数较高,表明以上参数对滚刀磨损有着关键作用;(3)构建的滚刀磨损量计算模型考虑了掘进参数、刀具安装半径、岩石强度和磨蚀性指数等因素,可对硬岩地层盾构正面滚刀磨损规律进行预测,此外,验证了滚刀磨损预测模型的准确性,预测值与实测值误差不超过 13%.
近年来,BIM技术在铁路行业落地应用进入快速发展时期.三维信息模型准确性、与二维图纸一致性以及合规性等无法保证成为制约铁路行业BIM技术应用发展的主要障碍.结合西十高铁和酒额铁路项目案例,分析并提出BIM模型的完整性、一致性和合规性解决方案:正向设计、智能校审和数字认证.后续开展深入应用,从理论和实践上验证该方案的可行性和必要性.结果表明:(1)BIM正向设计是保证模型准确性、与二维图纸一致性的首要技术措施;(2)智能校审是保证模型准确性、合规性的必要技术手段;(3)数字认证为BIM技术在工程全生命周期应用奠定基础.研究成果对进一步提高铁路信息化建设和BIM技术推广,具有一定借鉴和应用价值.
变径桩具有承载力高、施工速度快以及经济性强等特点,被广泛运用于铁路桥梁基础中.然而,现有桩基承载力计算方法主要针对等直径桩基,未能考虑变径截面带来的影响.由于桩基变径截面的存在,其竖向承载机制区别于普通的等直径单桩.采用有限元分析方法,分析竖向荷载作用下,砂土地基中钉形变径桩在变截面处的承载模式.计算结果表明:变截面以下有限范围内的土体存在刚性核,与变截面共同承担上部荷载;与普通等直径桩相比,变截面桩的桩身轴力在变截面处出现明显的突变现象;依据球孔扩张理论,引入变截面处承载力的计算公式,结合传统的桩基端阻与侧阻计算原理,推导了变径桩的竖向承载力计算公式.与现有规范对比表明,提出的公式可较好地计算砂土地基中变径桩的竖向承载力.
为提高运营组织服务水平,合理、准确地预测城市轨道交通断面客流十分重要.针对单一数据源限制客流预测准确度的问题,提出一种基于车载称重数据和自动售检票系统(AFC)数据的粒子滤波(PF)断面客流预测模型.以成都地铁 9 号线的历史运营数据为基础,分析不同性质客流与断面客流的相关性以筛选模型输入特征,并对所提出方法进行验证.实验结果表明:相较于单源PF模型,多源PF对节假日(工作日)早高峰、平峰以及晚高峰 30min粒度客流预测的平均绝对误差(MAE)分别下降了 28.541%(60.969%)、10.687%(19.662%)和 22.685%(27.941%).对比多源卡尔曼滤波(KF)和多源长短时记忆(LSTM)模型,多源PF对节假日和工作日客流预测可决系数(R2)的提升至少为21.599%和0.314%,该模型具有较快的计算速度,可为城市轨道交通客流预测提供参考建议.
随着西部开发战略和城镇化建设的不断推进,越来越多的桥梁靠近甚至跨越活动断层,受断层地震动的影响显著.为模拟强震下某简支梁桥的倒塌过程,基于LS-DYNA平台建立该桥的三维有限元模型.通过桥梁倒塌分析和地震响应分析,研究强震作用下简支梁桥的损伤机理,并分析支座剪切刚度对简支梁桥倒塌过程和地震响应的影响.研究表明:地震作用下简支梁桥的倒塌破坏模式主要为桥墩底部混凝土大面积失效而引起的桥墩承载能力不足,进而导致整个桥梁出现倒塌;随着地震荷载的不断作用,简支梁桥的桥墩依次经历正常运行阶段、损伤演变阶段以及倒塌阶段,提高支座剪切刚度会增加桥墩的损伤演变阶段持续时间;支座剪切刚度的提高增大了梁体与桥墩间约束,减小了支座变形,从而降低了简支梁桥位移响应和梁-梁间碰撞效应;不考虑单元失效的桥梁地震响应大于单元失效时的地震响应,桥梁地震响应随着单元失效越来越大.
This paper is aimed at making a comprehensive comparison on the construction of ultra-high speed pipeline maglev system demonstration line. Based on the in-depth analysis of demand characteristics and function positioning of the ultra-high speed pipeline maglev system， this study established the comprehensive evaluation index system of the demonstration line project. The system includes 3 first-level indicators: social economy， project construction and operation effect， and 11 second-level indicators: national policies and strategies， social and economic development level， population size， territorial space and regional planning， topographic and geomorphic features， environmental protection impact， project investment scale， travel time， social values on saving travel time， station setting and traffic connection， passenger volume level. All indexes were quantified and graded， and the model was calibrated by combining chromatography and fuzzy comprehensive evaluation. Six demonstration lines that meet the construction requirements were selected for index quantification and comparative evaluation. The priority construction suggestions of demonstration lines were then proposed scientifically and objectively.
高速列车运行的安全性与稳定性容易受到路基沉降变形的影响,严重的路基沉降可能造成无砟轨道的跟随性沉降从而加剧轮轨相互作用,影响乘坐舒适性,甚至导致车辆脱轨.为研究不同类型的路基不均匀沉降对高速列车动力学性能的影响,在考虑轨道结构自重荷载以及轨道几何不平顺等作用的基础上,基于有限元软件建立车辆-轨道-路基耦合动力分析模型,分析不同沉降类型、行车速度、沉降幅值以及沉降波长对车辆运行稳定性、安全性及轨道结构动态作用的影响,并基于相关规范中的评价指标提出路基沉降参考限值.结果表明:高速列车动力学性能受不均匀沉降类型、行车速度、沉降幅值以及沉降波长的共同影响;行车速度与沉降幅值的增大会加剧路基不均匀沉降对车辆造成的影响;尽量避免沉降波长小于10m的余弦型不均匀沉降;对于300 km/h以及400 km/h的行车速度,错台型路基沉降幅值应分别小于 20 mm和 10 mm,沉降波长为 20m的余弦型路基沉降幅值应分别小于 30 mm和 20 mm;针对路基沉降的控制指标应以列车运行平稳性和车辆动轮载要求为主.
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Sp.ad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Ts 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 0.3m厚生石灰,然后覆盖一层 1.5m厚黏土,最上层覆盖 0.5m种植土,渣场表面采用"撒草籽+栽植灌木"的方式防护.
基于超声波检测技术可以评估钢管混凝土的密实性,为研究混凝土抗压强度、检测龄期、钢管直径等特征参数与超声波声学参数之间的相关性影响,开展 5 座钢管混凝土拱桥现场检测以及 7 个钢管混凝土试件中 252 组检测试验,结合K-S检验(Kolmogorov-Smirnov test)和相关性分析,确定超声波声学参数样本数据的分布类型,合理遴选声学参数与特征参数之间的最优参数组合,进而分别建立了声学参数与特征参数之间的定量关系.研究结果表明:声学参数样本数据的统计分布规律大都服从正态分布,且随着检测龄期增大,声学参数样本数据的统计分布规律呈现增大且趋于收敛;与其他测区相比,当测区内存在加劲板、法兰盘等管内钢结构时,超声波波速增幅可达3%～5%,波幅和频率折减分别可达 12%～18%和 15%～20%;声学参数与混凝土抗压强度、检测龄期和钢管直径之间的相关性较大,随着混凝土抗压强度和检测龄期增大分别呈线性增大和对数增大趋势,而随着钢管直径增大呈对数减小趋势.
轨道质量状态评价对列车的安全运行以及养护维修具有重要意义,基于博弈论的组合赋权法和灰色聚类构建轨道质量状态评估模型.该模型首先提出包含轨道几何状态和结构状态的综合评价指标体系;其次,利用博弈论在层次分析法、熵权法和变异系数法之间寻求决策最优解,得到各指标主客观权重以及组合权重;在此基础上,再利用灰色聚类根据最大隶属度原则对轨道质量状态进行评价;最后,通过实例分析对该评价模型进行验证并开展研究.研究结果表明,经模型计算的 8 个轨道单元评价结果中优良比例为 75%,并与成都地铁检查的评价结果进行比较基本一致,而单独采用某一种权重方法受主客观影响较大,与实际结果有偏差,进而验证了该模型的指标体系和方法的科学性、合理性,并给出了进一步研究优化的方向.
城市轨道交通三维选线设计系统的功能需求包括海量数据的集成、多样化的交互操作方式、丰富的方案表达手段和多角度的工程观察方式.利用osgEarth开源工具集搭建三维虚拟城市,将影响线路方案的各类地理信息数据经处理后,集成在一个三维场景中;提出虚拟城市场景中地物的动态建模方法;分别利用场景交互接口和QT视图框架实现平面线形和纵断面线形编辑;基于横断面拉伸方法,创建路基、桥梁和隧道三类结构物的简易BIM模型,快速表达线路工程师的设计构思;通过兼容通用三维模型文件,渲染车站BIM模型;采用LOD技术提升场景效率.研究表明:本文提出的三维选线技术能够保证多源数据集成后场景渲染的流畅度,达到城市轨道交通选线设计多项目、多方案三维集成设计的目标.
目前,LKJ机车主要依靠司机经验进行操纵,存在操纵不合理、晚点、能耗大等问题,针对这一问题,基于分布式的思想,提出一种结合模拟退火的异构粒子群算法,根据线路条件、限速条件等,对LKJ辅助驾驶曲线进行优化.算法以节能、准点为优化目标,首先,根据线路限速信息,利用分布式的思想将列车站间运行区段划分为独立的子区间,对各子区间进行并行优化;其次,通过异构粒子群算法中的学习因子,使算法在执行前期加快全局搜索能力,在算法执行后期加快局部收敛速度;然后,为防止算法过早陷入局部最优,利用模拟退火算法的Metropolis准则,使算法在执行过程中能够跳出局部最优解,从而进一步提升全局搜索能力;最后,以京广线部分区段的实际线路数据对算法进行仿真验证.仿真结果表明:在区间运行时间和限速条件的约束下,本文提出的SA-HPSO算法在迭代至 76 代时收敛至最佳适应度,该算法具有较强的全局搜索能力和较快的收敛速度,能够在较少的迭代次数内搜索到各子区间最优工况转换点,从而生成能够指导LKJ辅助驾驶的站间优化曲线,对LKJ辅助驾驶曲线优化具有一定的现实意义.
近年来,基于高铁CRTS Ⅲ型板式无砟轨道的新型板式无砟轨道在地铁和城际铁路上得到应用.研发设计时,为准确获得结构在荷载作用下的效应,一般采用梁-板-板模型进行分析,难度较大,并且轨道的层与层之间以及轨道板与凸台之间还存在非线性接触关系,因此高精度的计算分析只能依靠通用有限元软件.但这些软件使用繁琐,学习成本高,设计人员难以掌握.另一方面,Q/CR 9130-2018《铁路轨道设计规范(极限状态法)》实施后,轨道设计方法从容许应力法转向极限状态法,变化较大.为此,基于ANSYS平台开发本软件.软件采用APDL开发参数化建模与静力分析模块;采用APDL与C++联合开发配筋设计与结构检算模块;采用Python开发计算报告自动生成模块;采用UIDL开发UI界面,包括菜单和对话框.软件通过相应菜单和对话框实现如下功能:填写设计参数后,自动完成精细化三维有限元模型的建立和静力分析;分析完成后,查看轨道各组件的应力、变形、内力以及效应组合结果;输入或调整配筋参数后,按规范完成结构检算并自动生成计算报告.通过与规范方法和其他文献计算结果的对比,验证了本软件有限元分析的准确性.得益于本软件,板式无砟轨道建模分析与配筋设计需要的时间由数天缩短至数小时,整理计算报告需要的时间由数小时缩短至数秒.
拟建中尼铁路始于我国西藏日喀则市,途经雅江、朋曲、吉隆 3 个流域到达尼泊尔加德满都,长约 600 km,其中约 2/3 长度的线路位于雅江、朋曲两个流域,泥石流沟数量较多,是对线路方案具有控制性作用的灾害类型.首先,基于青藏高原隆升的河流裂点理论,判定中尼铁路行经的雅江流域段已处于前期地貌回春阶段,朋曲河段仍处于老年期地貌阶段.然后,基于朋曲流域夷平面占比远大于雅江的现象,分析得到夷平面的存在将影响地表汇流时间以及使泥石流流域连通性下降等规律,据此提出雅江流域泥石流运动条件优于朋曲的推论.最后,结合雅江流域铁路行经河流,河床将持续上涨、朋曲流域山前存在广阔的洪积砾石斜缓地带的特点,提出雅江流域需整体提高线路设计高程、朋曲流域宜采取同岸外移绕避的减灾选线要点.研究成果可为中尼铁路线路方案优化提供科学依据,有关将高原隆升的宏观理论推进到工程应用层面的工作可望产生范例性作用.
随着盾构隧道在城市中的应用越来越广泛,盾构隧道穿越的地层及障碍物的类型也愈发多样.为满足盾构隧道运营及穿越复杂地层或绕避重要构筑物的要求,盾构隧道线型设计中多采用一定的线型坡度角.现阶段关于坡度角对于盾构隧道开挖面稳定性影响的研究尚不全面,为研究不同坡度角对砂卵石盾构隧道开挖面稳定性的影响,以某砂卵石地层土压盾构项目为依托,基于极限平衡理论模型,采用离散元数值模拟对考虑隧道线路坡度角情况下的砂卵石地层盾构隧道开挖面失稳机理进行了分析.结合线路坡度角对极限分析上限解模型进行改进,并选用现有考虑线路坡度角的极限平衡法、极限分析法理论解与数值模拟结果进行验证.研究结果表明:开挖面极限支护压力受土体摩擦力、隧道直径与土体黏聚力影响,随着隧道直径由 3m增加到 15 m,掌子面支护压力逐渐增加,而随着黏聚力逐渐增大,支护压力逐渐减小至 0;同样条件下掌子面俯仰角 10°时的支护压力大于俯仰角水平、-5°及-10°工况;当考虑坡度角计算开挖面极限支护压力时,仰角工况相对于水平工况及俯角工况更不利于开挖面的稳定.因此,在设计阶段,设计人员需要特别关注盾构穿越地层的地质情况综合确定线型,保障后续施工安全,当盾构遇到砂卵石地层上坡时,施工人员需要严格控制土舱压力及单环出土量.
BIM技术是实现铁路行业优质设计、高标准建设乃至智能运维的核心技术之一.铁路桥梁体量大,工程各阶段信息流通不畅,难以实现精细化、智能化建造的目标.针对现状情况,结合现有技术标准、信息分类和编码体系,研究编制桥梁LID编码,并针对Revit系统开发属性添加插件,探索其在西康高铁桥梁工程设计、施工阶段中的应用价值,验证构件编码的适用性和先进性.结果表明:(1)首次建立一套适用于铁路桥梁信息模型的编码规则,为工程建造管理奠定了基础;(2)LID编码具有唯一性、可扩充性,满足工程建设不同阶段的使用需求;(3)自主开发的插件极大地提高了生产效率,根本上解决了手动添加属性困难的现状;(4)附加LID编码的信息模型能够在项目多阶段实现共享流转,提高工程建设质量和品质.
