地铁盾构掘进进度三维非线性控制方法研究

研究目的:地铁区间盾构掘进过程中,工程水文地质条件复杂且需穿过各种建筑物群,施工环境复杂,实际作业管理难度大。为优化控制盾构掘进进度,本文以福州地铁2号线过闽江区间盾构掘进进度控制为例,综合运用BP神经网络、灰色预测理论、动态优化预警控制方法、BIM虚拟优化方法以及OA远程辅助办公系统,以实现对地铁区间盾构掘进进度的三维非线性控制。研究结论:(1)运用BP神经网络、灰色预测理论进行盾构进度目标估算,提高了盾构机进度目标非线性估算的准确性和可靠性;(2)通过综合运用BIM、PDCA、预警等动态优化管理方法,循环控制盾构施工的掘进过程,实现进度信息的直观可视化、施工进度的动态优化;(3)以实际工程盾构掘进进度控制为例,建立BIM、OA办公自动化等信息集成系统,实现对区间盾构进度的实时、远程、三维动态优化控制;(4)本文研究可为类似工程的进度管理提供参考。     

基于BIM的桥梁建养一体化平台应用研究

BIM是一种先进技术和管理理念。BIM的精髓在于将各种信息数据贯穿桥梁工程的整个生命周期，实现对项目的规划设计、建造及运营维护全生命周期的综合集成管理。本文结合工程实践需求，研究了基于BIM的桥梁建养一体化平台，探索BIM在施工和运维不同阶段下的典型功能模块，通过打破信息断层，有效控制工程信息的采集、传递、交流和整合，利用数据分析与挖掘技术，为铁路桥梁专业的基础研究、产品研发和规范修订提供数据基础和技术支撑，实现以BIM为手段实施服务的最终目标。     

深厚软土区桥梁工程病害防范研究

研究目的:昆明南连接线高速公路第三标段罗衙村主线桥地处滇池断陷盆地深厚软土地区,通过对罗衙村主线桥工程病害的案例进行分析研究,总结提出深厚软土地基条件下桥梁工程病害防治的措施建议,为今后深厚软土地基桥梁设计施工提供借鉴。研究结论:(1)深厚软土地基负摩阻对桥梁施工、运营安全的影响较一般软土地基更加敏感,设计中一定要充分考虑负摩阻的影响,并且要充分考虑施工、运营以及后续土地开发中不平衡堆载或减载的不利影响;(2)深厚软基桥梁工程设计要充分考虑施工便道等必要的基本设置,并且对周边场地环境可能产生不利影响的工程活动作出严格明确的限制说明;(3)本研究成果适用于深厚软土地区桥梁工程的设计、施工以及工程建成后的使用安全和周边土地开发,也可为深厚软土地基场地中其他工程的安全施工提供借鉴。     

新建成都至达州至万州铁路桥梁BIM协同设计

铁路桥梁设计具有环境关联性强、协作专业多、接口复杂等特性，设计时需要与多个专业主体密切配合，在开展三维设计过程中，需重视协同设计的理念。依托新建成都至达州至万州高速铁路，在桥梁三维设计过程中，使用自主研发的桥梁数字化设计软件，通过协同平台进行流程管理，对新建成达万高速铁路桥梁进行BIM建模。搭建基础、桥墩、简支梁、连续梁、涵洞等常规构件库作为模板，根据桥梁设计过程中数据的识别与转换，快速批量导出常规桥梁模型，对特殊结构如斜拉桥、桥梁挡墙防护等通过手动建模方式实现。结合地形地物以及其他专业模型，对设计成果进行三维可视化检查，直观地暴露桥梁与周边环境及其他专业的接口问题，减少施工图纸中错漏现象的发生，降低了工程风险。通过构建数字资产管理平台，为施工管理与运营维护提供数字化信息管理服务，在施工方案三维模拟过程中加入关键技术动态展示，优化施工组织的合理性，构建智慧施工平台，为施工调查、征地拆迁、动态展示等提供数据支撑。在传统三维模型仅展示漫游功能的基础上，探索三维设计在管理运维中的拓展应用，为高速铁路桥梁BIM协同设计思路提供经验。     

单薄壁空心矩形墩连续刚构桥非线性稳定研究

研究目的:随着我国交通事业的迅猛发展,全国修建了大量的高墩大跨连续刚构桥,由于该类桥梁墩身高、跨径大,施工过程中的非线性稳定问题非常突出,因此本文以一典型单薄壁空心矩形墩连续刚构桥——王家坝大桥施工监控项目为依托,研究单薄壁空心矩形墩连续刚构桥的非线性稳定性,分析对比各施工阶段下桥梁的稳定特征值和非线性极限荷载值。研究结论:(1)特征值屈曲计算求得的荷载为桥梁结构极限稳定荷载的可靠上限;(2)考虑几何非线性、材料的非线性以及初始缺陷等因素影响的非线性稳定分析得出的荷载,更符合实际情况;(3)最高墩最大悬臂施工工况为高墩施工中稳定最不利工况;(4)本文研究结论可为高墩大跨连续刚构桥的施工监控、设计和理论研究提供参考。     

绿色高铁建设环境成本CS、BPNN估算方法研究

研究目的:如何界定高铁建设环境影响内容、估算环境成本是高铁实现绿色工程的重要内容。本文在界定高铁建设环境成本的计算内容基础上,运用显著性成本方法(CS)建立高铁建设环境成本数据库,运用BP神经网络方法预测拟建工程全生命建设环境成本,并以长益城际铁路进行实例验证,结果表明该模型适用性强,对高铁全生命建设环境成本预测准确性高。研究结论:(1)通过CS理论提取高铁工程显著性环境成本项目可以大幅简化环境成本估算工作量;(2)BP神经网络在高铁项目环境成本估算方面具有适用性;(3)为更准确估算环境成本,需进一步完善高铁项目建设环境成本数据库;(4)本文提出的高铁建设环境成本估算方法和评价体系,可应用于铁路行业高铁项目的建设环境成本估算和控制等工作。     

轨道交通设备运维管理系统的设计与实现

针对目前轨道交通设备管理工作中存在的,以纸质台账为主的工作形式及固定周期检修等不足之处,设计并建立轨道交通设备运维(运行维护)管理系统,系统融入了全面规范化生产维护(Tn PM)、近场通信(NFC)、状态检修、智能移动终端等先进理论技术及设备,并与实时综合监控系统(ISCS)对接,实现设备运维管理工作的电子化、数字化、自动化以及全员、全过程、全系统的信息化管理,协助运营单位建立起完善有效的全面规范生产维护体系。该系统已通过现场实际应用证明,能有效提高设备运维管理工作效率、降低运营成本,提升轨道交通运营单位面向设备的管理水平。     

邻近开挖对桥梁桩基变形与内力影响分析

研究目的:邻近开挖会对桥梁桩基造成不利影响,严重时将影响高速铁路的运营品质与安全。本文通过现场原型试验,获得深厚软土地区3种开挖工况下邻近桩基的工作性状,采用ABAQUS有限元软件对试验过程进行三维数值模拟,通过与试验结果的对比分析,验证计算模型与参数的合理性。基于验证后的计算模型,探讨无支护开挖主要参数(基坑宽度、边缘净距、基坑深度)对桩身变形与内力的影响规律。研究结论:(1)邻近开挖引起的桩身位移与弯矩分布范围约为设计时主动受力桩的2.1~2.8倍,劣化了桩基的工作状态,在高速铁路运营维护中应引起高度重视;(2)基坑宽度大于5倍的边缘净距时,可忽略继续向外侧加宽基坑对邻近桩基的影响;(3)当边缘净距大于30 m(相当于6倍的基坑宽度)时,开挖窄浅基坑(宽度≤5 m且深度≤3 m)对邻近桩基的影响不大;(4)桩顶水平位移、桩身最大弯矩随深宽比增加大致呈指数型增长趋势,且间距越小,其增长速率越大;(5)本研究成果可供高铁桥梁桩基设计、施工、运营维护借鉴。     

基于BIM+GIS的重载铁路桥梁设备管理研究与应用北大核心

重载铁路桥梁设备类型多、数量大,传统运维管理多以人工为主,缺乏系统化、信息化管理手段。针对该现状开展基于建筑信息模型(BIM)与三维地理信息系统(GIS)的重载铁路桥梁设备智能运维管理研究与应用,解决桥梁快速建模、BIM模型与GIS融合等关键技术问题。以朔黄铁路为背景,基于GIS平台,融合BIM模型、铁路沿线倾斜摄影模型,实现桥梁设备的三维可视化,构建基于BIM+GIS的铁路桥梁设备管理系统,对推进铁路桥梁设备标准化、信息化、精细化、智能化管理具有实际意义。     

三维协同技术在天津站综合交通枢纽中的应用研究

研究目的:为了研究三维设计在轨道交通建筑中的应用与前景,本文以天津站交通枢纽轨道换乘中心工程综合管线设计为应用研究对象,采用了专项课题研究的方法,对包括项目选择、三维建模、设计流程、碰撞检测等各个环节均进行了分析和研究,并进行了系统的归纳、总结。研究结论:通过天津站综合交通枢纽的应用研究,得出以下结论:(1)三维设计软件仍需增加功能,方可替代二维设计软件系统;(2)协同工作流程在工作制度制度保障下,比传统工作流程更具优势;(3)本文研究成果可为今后设计、施工及运营中采用三维设计及BIM系统(建筑信息模型)提供实施经验。     

集约化维护新模式下超大城市轨道交通运维增强平台建设

城市轨道交通已成为北京、上海、广州等超大城市的主导交通方式,不断攀升的线路里程和运营年限带来了设备设施型号制式多、保有量大、服役负荷强、安全保障要求高、运营成本高等问题。基于超大城市轨道交通运维过程中所面临的实际问题,提出网络化智能集约维护新模式,通过管理模式变革创新与流程再造,突破原有运维模式局限,并且通过轨道交通网络化运维增强平台的建设,最终实现超大城市轨道交通的安全运营、降本、增效和乘客满意度提升等目标。     

大跨度悬臂拼装施工连续梁桥0号梁段局部应力分析

采用悬臂拼装施工的大跨度预应力混凝土连续梁桥,因0号块梁段的构造和受力较为复杂,保证它的质量与安全非常重要。本文以孙口黄河公路大桥为工程实例,运用Midas/Civil和Ansys有限元程序分别建立了该桥梁的整体计算模型和0号块梁段的局部计算模型,考虑桥梁施工、成桥以及运营阶段多种工况对0号梁段进行了局部受力分析。计算结果表明:该桥梁原设计的0号梁段隔板与腹板、底板交接处,底板支座等部位较为薄弱,需局部加强。计算结果已直接应用于实际工程,具有较高的实用价值。     

三维GIS技术在铁路全生命周期中的应用探讨

研究目的:结合铁路实际工程案例,分析和探讨三维GIS技术如何在铁路勘察设计、施工建设和安全运营各阶段,实现广泛深入的应用,发挥其基础性和支撑性作用,从理论和实践上,验证该技术和思路的可行性和必要性。本文提出的一些理论和思路、研究开发的软件工具,对于铁路信息化建设的进一步提高和铁路BIM技术的推广应用,具有广泛的借鉴和实际应用价值。研究结论:通过对中老、宝兰和成昆铁路的勘察设计、建设施工和安全运营,三阶段的实际研究应用得出:(1)提出了一套面向铁路行业的三维GIS技术应用路线;(2)提出并建设了铁路带状三维场景快速构建三维模型库:(3)研究开发了一系列面向铁路行业的实用三维GIS软件功能和工具,包括:铁路三维环评、征地拆迁、铁路三维中线提取、三维断面采集等功能和工具;(4)该研究成果可广泛应用于铁路信息化建设和BIM技术的研究应用工作中,可产生良好的社会和经济效益。     

郑州至阜阳高速铁路桥梁新技术研究

研究目的:为将节段预制胶拼连续梁、曲弦钢桁加劲连续梁以及一种新型纵向约束体系等新技术应用于铁路桥梁工程中,以新建郑州至阜阳高速铁路工程为背景,开展一系列相关研究工作。研究结论:(1)预应力混凝土连续梁节段预制胶接拼装建造技术可以提高桥梁标准化、专业化、工厂化生产,提高桥梁施工质量,缩短施工工期,降低劳动成本,推进管理智能化和信息化,有利于环保,具有很好的经济效益和社会效益;(2)曲弦钢桁加劲连续梁新型结构具有建筑高度小、结构自重较轻、结构刚度大、竖向徐变变形小、景观效果好等优点;(3)新型纵向约束体系将结构等效温度伸缩零点设置在全梁中部,显著减小了梁端温度伸缩量,实现了大跨连续梁可不设置钢轨伸缩调节器的技术创新;(4)本文论述的创新技术可为同类桥梁工程建设提供借鉴与参考。     

地铁区间盾构施工进度与投资智能控制方法研究

研究目的:盾构施工作为城市地铁建设中的重要方法，其施工进度与投资控制具有非常显著的复杂系统特点，并受到盾构自身因素、建设条件、施工组织管理、工程内容、技术标准、融资特征等繁复多变的影响因素的影响，故实际控制过程中存在诸多问题。为优化进度与投资控制体系，本文拟进行分析建模并论证。研究结论:(1)对已完成工程的历史数据处理和分析，建立地铁区间施工进度与投资信息资料数据库；(2)运用PSO聚类分析、BPNN等非线性智能方法可以有效估算盾构施工进度与投资目标；(3)综合PDCA、预警等管理方法建立模型，可实现盾构施工进度与投资的动态优化控制管理；(4)将动态优化控制模型在实际地铁区间盾构施工中进行应用，实现了地铁区间的智能化、信息化管理；(5)本研究成果可为地铁区间盾构施工的进度与投资控制提供可行性方案。     

沉降智能监测与评估系统的开发及应用

研究目的:高速铁路线下工程沉降监测作为铁路建设与工务维护的重要组成部分,对于保障高速铁路安全运营具有十分重要的意义。通过将岩土工程、物联网、大数据等先进技术进行深度融合,本文主要介绍一套高速铁路线下工程沉降的智能监测与评估系统,以期为高速铁路运营维护提供科学决策。研究结论:(1)通过温度补偿试验对传感器进行校正,大大提高了静力水准仪在变温条件下的精度(-20℃～40℃下0. 2 mm);(2)研发了一套基于无线组网技术的沉降智能监测评估系统,系统具有自适应降噪、变频采样控制、数据掉线重传、大数据分区存储、数据压缩传输、三维地理信息展示等技术特点,可满足桥、隧、路等多种监测应用场景;(3)系统实现了高速铁路线下工程施工期与运营期的沉降安全状态实时监测与评估。     

基于BIM技术的高速铁路系杆拱桥运营监测系统研究

高速铁路系杆拱桥结构复杂,对变形控制要求高,其检查项目多,然而天窗点少且多在凌晨,检查养护非常困难。以武广铁路客运专线梁家湾大桥为工程背景,结合系杆拱桥特点,搭建系杆拱桥BIM模型,实现结构信息的可视化。在BIM模型的基础上,建立大桥运营监测系统平台,达到快速准确地了解桥梁实际运营状态的目的。采用MIDAS/Civil建立大桥有限元模型,并依据TB 10621—2014《高速铁路设计规范》和铁运函〔2004〕120号《铁路桥梁检定规范》确定重点监测内容,为今后的监测项目实施提供依据。     

基于OSG的铁路站场三维场景层次细节建模研究

研究目的:BIM建模的重要环节是实现三维可视化模型的创建。在铁路站场的设计工作中,实时生成的三维场景模型可为设计成果提供参照,增加设计的准确性。但站场设备众多且庞杂,如何组织数据,快速生成适应站场设计阶段方案修改要求、调度流畅的实时三维可视化模型是创建三维场景模型的难点。研究结论:(1)提出层次细节三维站场模型构建方法,解决了大数据量模型加载时间长、硬件要求高的问题;(2)提出合理的数据管理结构,创建设计数据独立于建模过程的建模方法;(3)基于本文方法完成站场三维场景平台搭建,可实现站场三维快速建模、动态加载和交互式浏览,显著提高工作效率;(4)该研究成果可广泛应用于公路、隧道、水利等其他工程领域的三维层次细节建模及三维场景管理中。     

基于PSM模型的新型材料单价确定方法的研究

研究目的:在变更项目中出现新型材料时,未形成对于承包人如何根据市场调查等方法取得新型材料市场价格的具体要求,导致新型材料真实合理价格的获取成为难题。基于此,本文引入PSM(Price Sensitivity Measurement)模型,将PSM模型应用于获取真实合理的市场价格,从而得到信息价格缺价情况下无适用无类似变更工程项目的材料综合单价。研究结论:(1)以市场询价的方式,基于市场调查的方法,运用PSM模型能得到较为真实合理的新型材料市场价格;(2)通过此方法可以获得信息价格缺价情况下的人工单价、工程设备价格和施工机具的使用价格,再根据相应费率计算出管理费和利润,汇总人工费、材料费、工程设备费、机具使用费、管理费、利润形成变更综合单价;(3)市场价格信息并不是越多越好,因为获取市场价格信息的目的是应用获取的市场价格信息来解决工程变更中的实际问题,所以,收集市场价格信息要本着信息有用、合用、有效的原则,市场价格信息的质量与工程变更管理活动的目标一致才有价值;(4)本研究结论可用于建设工程施工企业新型材料的成本控制,工程造价管理机构公布的材料价格信息中新型材料单价的采集亦可采用本研究结论进行。     

重载铁路钢桁梁健康监测系统设计及应用北大核心

从钢桁梁运营维护需求出发,结合重载铁路桥梁的结构特点,采用自动化监测与电子化人工巡检相结合的健康监测系统实现多源数据的集成与管理。以朔黄重载铁路64 m双线钢桁梁为工程背景,对加速度、振幅、应力、挠度数据进行分析并基于1/3倍频程谱进行桥梁状态评估。结果表明,桥梁运营状态良好,钢桁架梁健康监测系统可为桥梁的后期运维提供决策依据。