客运专线铁路路基沉降控制的若干问题

研究目的:客运专线路基工后沉降控制标准高,目前的地基处理理论与设计方法主要是针对传统的软弱土地基,并不完全适合客运专线路基工后沉降的设计计算与地基加固处理,本文对遇到的若干问题进行分析探讨,提出可采用的方法.研究结论:通过对确定压缩层厚度各种方法优缺点的分析,给出了压缩层厚度计算方法;在分析轨道、列车以及运架梁车等荷载特点的基础上,通过对路基稳定、沉降变形的控制因素分析,对轨道、列车与运架梁车荷载在稳定、沉降计算中的考虑方式与简化形式提出了建议;通过对各种基础形式的荷载传递特性、复合地基的形成条件等内容的研究,提出客运专线路基沉降控制分析应根据路堤基底垫层形式、加固桩的类型,采用复合地基或复合桩基理论进行.     

基于有限单元法的隧道抗水压衬砌结构设计

研究目的：客运专线铁路隧道结构设计中往往会碰到水荷载作用计算难题，考虑抗水压衬砌结构设计仍然是隧道设计与研究热点之一。为检验隧道衬砌结构设计的安全性及防水性，有必要对抗水压衬砌设计结构进行内力计算。研究方法：针对金沙洲隧道特定地质条件和工程设计要求，采用基于有限单元法的荷载结构模型，对按围岩类别设计的3种隧道断面衬砌结构受力进行数值模拟。研究结果：研究得到了衬砌外水压力以及结构内力及分布特征，并验算了衬砌结构的安全系数。通过对计算结果分析验证，选出了各自围岩级别下合适的衬砌结构。研究结论：在全断面封闭排水的衬砌结构设计中，应着重考虑发挥混凝土的抗压性能；在富水区地下水头较大时。采用帷幕注浆法改善堵水圈的渗透系数，可有效降低衬砌的外水压力；选择仰拱外轮廓隅角半径、仰拱与曲边墙的连接处的半径以及仰拱厚度作为控制变量，可以改善衬砌结构受力特征。     

单轨"T"型独柱墩高架车站结构设计若干问题探讨

研究目的:单轨交通系统在国内系首次采用,通过对规范的选用、站台雨棚结构、结构计算简图、位移与挠度限值的确定、结构整体动力特性等若干结构问题的探讨,可供制定相关规范规程时借鉴、参考。研究方法:结合国内首次采用跨座式单轨交通方式的重庆轻轨较新线高架车站工程实例,进行研究探讨。研究结果:提出高架车站的分析计算方法、构造要求、位移与挠度限值及旅客舒适度要求等。研究结论:高架车站需同时满足建筑结构设计规范和铁路桥涵设计规范;站台雨棚宜采用轻钢结构;“T”型独柱墩高架车站应进行结构整体动力特性分析。     

基于虚位移原理的自锚式悬索桥实用计算方法

基于挠度理论和虚位移原理,分析自锚式悬索桥各组成部分的受力状态,分别导出在各种荷载作用下以三角级数法表示的加劲梁挠度内力和变形公式,并结合Newton-Simpson迭代法来确定活载索力,提出了计算自锚式悬索桥加劲梁内力及变形的实用计算方法,并编制相应的计算分析程序.以长沙湘江三汊矶大桥(主跨328 m的双塔五跨自锚式悬索桥)为例,通过与有限位移理论的计算结果相比较,证明该方法简单、方便,计算结果准确可靠;如果所设计的结构吊索分布比较均匀,挠度理论与有限元的计算结果比较一致;这说明可以采用本方法来研究自锚式悬索桥的设计参数对结构内力与变形的影响,尤其是在方案设计阶段,可以用于很方便地选定结构主要设计参数.     

砂卵石地层盾构始发与到达端头土体加固范围研究

基于板块强度理论,结合砂卵石地层的受力特点,将盾构始发与到达端头土体加固的力学计算模型简化为四边简支的矩形薄板,根据弹性力学中矩形薄板的莱维解,运用最大剪应力和最大拉应力原理,分析得出端头土体的纵向加固范围;采用MIDAD/GTS有限元分析软件,依托工程实例,建立三维有限元计算模型,对端头土体加固厚度、位移、加固土强度进行分析.研究结果表明:砂卵石地层端头土体纵向加固范围取1.0～1.5倍洞径可以满足盾构始发与到达安全性要求.     

C1阶协调平行四边形薄板单元的构造

在板的有限元分析中,假定整体坐标系中的单元边界位移协调条件,即单元边界挠度沿边界方向三次分布,绕边界转角沿边界线性分布。通过常规的等参坐标变换将单元边界位移协调条件从整体坐标系变换到局部坐标系。在局部坐标系中直接根据协调边界位移条件,通过特殊的空间插值方法构造出一种新型的平行四边形协调薄板单元。理论证明,该薄板单元具有完备性和真正的C1阶连续性。从而较好地解决了薄板单元的C1阶连续性难题。数值分析结果表明,平行四边形协调单元的计算结果较非协调单元精确,收敛速度快。     

分布式光纤传感技术应用于PVC沉降管的试验研究

推导了由粘结于PVC沉降管的分布式光纤测试应变计算沉降管竖向挠度的差分计算方法,并将由该方法计算出的挠度值与试验中应用百分表实测的挠度值进行了对比分析。研究结果表明:利用分布式光纤测试应变计算出的挠度值所绘制的挠度曲线图较好地反映了荷载作用下PVC管的变形特性,计算值与实测值呈现良好的线性关系;根据线性拟合关系式计算出的挠度值与实测挠度值非常接近,最大相对误差的绝对值在8%以内,平均为3.44%,证明了所采用的挠度值差分计算方法及拟合公式可靠、实用。     

复合土钉支护的面层设计方法与应用

面层是复合土钉支护系统中重要的组成部分,且承受边坡水土压力、土钉拉力等荷载是施工中面层设计的必要环节。在大部分的复合土钉支护工程设计与施工过程中,仅对土钉直径、间距及长度进行设计计算,对支护面层直接按照常规厚度进行采取,对支护的设计方案的工程费用带来不必要的浪费。根据弹性梁理论推导出支护面层的设计方法并通过实例对面层进行了强度验算和设计。     

基于概率论的支挡结构极限状态设计方法

研究目的:基于概率论的可靠度理论,是工程研究与工程设计的一种先进方法,但限于相关研究不足,我国现行铁路路基支挡设计规范尚未采用,开展基于概率论的支挡结构极限状态设计方法的研究十分必要。研究结论:(1)采用总安全系数法的传统支挡结构设计的可靠度未知,未考虑变量的不确定性带来的影响,潜在一定安全风险;(2)支挡结构极限状态设计方法研究的思路是建立极限状态方程→分析可靠指标→确定设计表达式中的分项系数;(3)应根据不同的工况确定目标可靠指标和极限状态设计表达式中的分项系数;(4)本文提出的基于概率论的支挡结构极限状态设计方法,可直接用于铁路路基支挡结构设计。     

考虑铺装层的空心板桥荷载横向分布系数计算

传统铰接板法计算空心板桥的横向分布并未考虑铺装层对整体刚度的贡献作用,尤其针对大铺装层或采用整体化铺装加固的桥梁工程,该方法过于保守.为精确计算,节约设计成本,考虑桥面铺装层对于空心板桥横向分布的影响,通过理论分析推导考虑整体化铺装的横向分布计算方法,结合有限元分析和实桥荷载试验反算横向分布结果,验证了理论的正确性.结...     

先简支后连续预应力空心板梁受力分析研究及设计要点

研究目的：采用先简支后连续预应力空心板梁，既施工便捷、节省投资，又可极大改善桥梁的行车舒适性，应用愈来愈广泛，需要对这种连续梁结构进行分析研究。 研究方法：利用结构计算程序，掌握先简支后连续预应力空心板梁结构的受力特点。同时将先简支后连续预应力空心板梁与其他类似结构进行比较，分析其经济指标。 研究结果：解决了先简支后连续预应力空心板梁结构计算的难点和要点，达到了预期目的。 研究结论：应该将现浇整体化层作为受力单元进行分析；墩顶连续段应满足钢筋混凝土结构承载能力极限状态下的要求；先简支后连续预应力空心板梁的预制空心板部分应该按照A类或B类预应力构件设计要求设计；先简支后连续预应力空心板梁结构在中等跨径连续梁结构中具有较高的竞争优势，结构安全经济。     

遂渝线无砟轨道动力学性能研究

研究目的：研究建立无砟轨道结构动力学性能评估的方法和手段。 研究方法：应用车辆-轨道耦合动力学理论，建立列车一无砟轨道空间耦合振动模型，从而导出弹性地基上轨道板的运动方程；应用开发的无砟轨道动力学仿真软件TRACKDYNA，系统地研究评估遂渝线综合试验段无砟轨道及其过渡段的动力学性能。 研究结果：快速客车、重载货车以及普通货车通过路基上板式轨道时，轮轨垂向力、轮轨横向力、脱轨系数、轮重减载率、CA砂浆动应力、路基面动应力等动力学指标均小于容许值。 研究结论：遂渝线无砟轨道结构动力学性能满足设计要求，过渡段结构设计方案是合理的；对于双块式轨道过渡段，适当降低2种轨道连接点处双块式轨道前几个扣结点的轨下胶垫刚度，可改善过渡段的动力学性能。     

土工格栅减小路堤支挡结构土压力的理论分析

研究目的:本文研究土工格栅减小路堤支挡结构土压力的工程技术,并探讨理论计算方法。研究方法:从力多边形出发,假定土工格栅同时发挥其抗拉强度,采用理论分析的方法进行土工格栅减小路堤支挡结构土压力的工程技术研究。研究结果:通过理论分析,获得了土工格栅减小路堤支挡结构土压力的理论计算方法。研究结论:本文提出的加设土工格栅路肩式桩板墙上破裂角与主动总土压力计算方法简单,具有较强的实用价值;对于较高的路肩式桩板墙可采用在填料中铺设土工格栅的方法减小土压力,进而减小桩身截面与挡土板厚度;填料宜采用不易风化的硬质岩石材料;土工格栅的铺设位置应在填方下偏中上部,具体应按其抗拉强度与破裂面内填料提供的摩擦阻力来确定;建议今后应在其布置、间距、变形特性等方面作进一步研究,使得实际与理论更相符合。     

遂渝线无碴轨道桩网结构地基处理技术

研究目的:探讨有关遂渝线无碴轨道桩网结构加固地基技术设计计算理论等方面的问题。研究方法:通过回顾无碴轨道客运专线在中国的发展现状,结合遂渝客运专线土质路基上修建的无碴轨道综合试验段,对桩网结构地基处理技术设计计算理论进行了深入的探讨,包括桩网结构路基的构造研究、柔性拱的研究、承载力研究及沉降研究四个方面。基于桩网结构路基在列车荷载反复作用下,桩、网、土三者之间相互作用的复杂性,文章对桩网结构的室内大比例模型试验、现场原位动态测试试验、数值计算方法进行了详细的阐述。研究结果:对桩网结构的设计及计算方法进行了总结,并对试验段已开展的研究工作进行了阐述,希望今后在此基础上在无碴轨道桩网路基的施工中继续深入研究,积累更多的施工经验。     

转体施工的公路T型刚构桥梁转动结构设计

研究目的:对张石高速公路T型刚构转动结构设计的关键技术进行研究,解决水平转体球铰转盘的设计、球铰的加工及施工工艺等问题。研究方法:结合材料力学、弹性力学的计算理论,初步计算结构在静止状态下接触面上的受力情况;然后采用大型通用空间有限元程序ANSYS进行动力状态下仿真分析计算。研究结果:通过对公路T型刚构转动结构应力、应变、稳定等的研究,总结出一套完整的转动结构设计需检算的主要内容、步骤及计算方法。研究结论:在转动结构设计过程中,要根据转体结构自身特点,选择转盘形式及转盘的尺寸;用结构分析程序进行计算分析,解决转动结构转盘接触面上的应力、应变问题,据此确定经济合理的转动结构。     

长大坡道桥上单元板式无砟轨道纵向力学特性分析

研究目的:为了分析温度荷载、列车荷载作用下长大坡道桥上板式无砟轨道纵向力学特性,为大坡道上无砟轨道设计提供理论依据.研究结论:本文根据"线-桥-墩"纵向相互作用机理,运用有限元方法,建立了"钢轨-轨道板-桥梁-墩台"纵向一体化计算模型,并编制了相应的通用程序.利用所编制的程序,计算了客运专线上常见的5×32 m简支梁和...     

Analysis of damping performance of isolated rubber floating slabEI北大核心

Research purposes: The basic component of the track structure with isolated rubber floating slab is the concrete slab track born by the elastic element. The research was done on the mechanical properties of the floating slab, the analysis was made for the natural frequencies, mechanical response under dynamic load and damping performance, and the discussion was made on the reasonable thickness of the ballastless track to provide the reference to the track design. Research conclusions: The research results show that the natural frequency of the track system decreases with the increase of the thickness of the ballastless track, and the rate of change decreases with increase of the track thickness. The acceleration insertion loss of the track basis increases with the increase of the thickness of the ballastless track, and the rate of change decreases with increase of the track thickness. When the thickness of the ballastless track reaches at 0.4 m, the corresponding dynamic performance, the damping performance effect and the concrete amount of track bed are rather economical. From the present theoretical analysis and online testing, it can be seen the damping performance effect of the isolated rubber floating slab system is obvious, and its construction and maintenance programs are systematic.     

天津某封闭式路堑U型槽结构的设计与计算

研究目的:根据本公铁立交工程中道路以下钻方式通过地下水路堑的特点,对封闭式路堑U型槽结构的设计与计算进行研究,以解决地下水渗流和渗透问题。研究方法:针对本工程的地质、水文条件,结合国内研究成果及多项成功的工程实例,对封闭式路堑U型槽结构形式的选型、边墙及底板的受力进行了分析和计算。研究结果:通过对封闭式路堑U型槽结构的有关理论、工艺问题的探讨,探索出一套成功的设计计算方法,为进一步推广这一结构提供了设计实例参考和实践经验。研究结论:封闭式路堑U型槽结构是一种较新的结构形式,一般适用于地下水位较高或地下水渗透系数较大的含水地层及某些特殊原因不允许降低地下水的路堑。     

山岭地区隧道涌水量预测计算方法的应用分析

研究目的:山岭地区隧道基岩裂隙水的涌水量计算,至今仍是一项需要不断深入研究的课题.传统的地下水动力学法,与实践中应用的地下径流模数法、水文学法、降水入渗法均经过模型概化,或以均质介质进行解析,显然存在一定的缺陷.研究结论:为使涌水量的预测计算更趋于实际、合理与科学.结合工程实践认为,在考虑到裂隙的折减、边界条件等的不对称性时,稳定流宜采用分部叠加法计算,非稳定流宜选择符合实际的渗透系数和含水层厚度进行计算;地下径流模数法应以分析地貌、构造条件为基础,利用有效汇水面积预测涌水量;水文学法具有宏观估算作用,不宜用于定量评价;条件具备时,应建立数值模型计算方法,尤其是三维流的数值模型计算.