地铁区间疏散平台结构设计研究

设计了一种地铁隧道内乘客紧急疏散平台,并根据这种结构建立了结构有限元分析模型,研究了H型钢不同布置间距的情况下疏散平台的受力情况,继而对该种疏散平台的各部件进行静力检算。最后研究结果表明:H型钢布置间距在1.8 m以下时,各部件受力情况良好,满足使用要求。同时,为运营接管后该设备的维修保养部门更有针对性地进行预防性检修提供了依据。     

洞庭湖大桥组合式沉井施工关键技术及仿真分析

洞庭湖大桥N003#墩组合式沉井直径31.6 m,高17.7 m,埋深16.1 m,下部为钢筋混凝土结构,上部为钢板桩。以该组合式沉井施工为研究对象,总结了大型组合式沉井施工的要点,并对施工安全进行验算。建立仿真分析模型对施工过程中沉井的应力状态、稳定性进行分析。计算结果表明沉井下沉系数、下沉稳定系数满足下沉要求。钢板桩最大有效应力116.5 MPa,最大剪应力66.6 MPa,最大变形7.9 mm,混凝土沉井最大有效应力7.3 MPa,均满足结构受力及变形要求。     

地铁盾构隧道下穿城际铁路地基加固方案安全性分析

苏州某地铁盾构隧道下穿沪宁城际铁路施工时,原有铁路地基加固方案产生的沉降量不能满足高速铁路的要求,因此,结合原加固措施,采用板+桩组合结构的形式对地基进行加固.对此方案,采用二维有限元法分析不同应力释放率下盾构施工引起的地表沉降规律.当应力释放率为30％时,盾构下穿处板+桩组合结构的沉降量为3.9 mm,满足高速铁路无砟轨道对工后沉降的要求,但此时板+桩组合结构中的加固板将与其下方土体脱离.采用三维有限元方法,对高速铁路轨道结构进行静、动应力响应分析.结果表明:当加固板与其下部土体脱离时,在自重应力作用下,钢轨轨面的最大变形为0.582 mm,满足轨道不平顺的要求;在最大列车动荷载作用下,轨道板和加固板的最大拉应力分别为0 93和1.02 MPa,均小于规范中所要求的疲劳强度修正值.由此可知,在盾构隧道下穿施工时,城际铁路地基采用板+桩组合结构形式的加固方案,是能够保证运营安全的.     

接触网复合材料腕臂支撑装置研究

复合材料具有良好的机械性能和电气性能，用于电气化铁路接触网可简化结构、减轻检修工作量、降低运营成本，作为现有接触网腕臂结构的重要补充，可在特殊环境条件下使用。通过分析复合材料的力学性能和电气特性，确定了玻璃纤维增强环氧树脂作为接触网腕臂支撑装置的材料，对所选材料进行基本物理参数和力学参数试验。根据材料性能试验参数研制复合材料腕臂支撑装置，并进行挠度试验。结合挠度试验结果，采用有限元模拟对复合材料腕臂支撑装置进行受力和变形分析，并进行结构优化。优化后的复合材料腕臂支撑装置在工作荷载作用下的最大挠度5.37 mm,破坏荷载作用下的最大应力203.89 MPa,变形和应力满足接触网支撑装置的技术要求。     

基于APDL语言的转向架构架结构局部参数化优化

为提高转向架构架局部结构的修改和优化的效率,提出结构局部参数优化方法,对构架横向止挡的支撑筋板进行结构优化,使横向止挡支撑筋板的最大von_Mises应力从最初结构方案的445.019 MPa降低到342.054MPa,满足构架静强度评估标准的要求。从优化结果和整个优化过程可以看出,承载结构局部参数化优化方法具有有效性和高效性,为提高结构优化效率提供了理论基础。     

跨越既有铁路线的支架设计

预留净空不足给既有铁路的改造带来了困难,以中梁山站跨铁路线煤泥水槽工程为例,采用MIDAS Cvil软件,分析了新建渡槽承重支架的受力工况。结果表明,根据系统设计,中跨贝雷梁支架和边跨型钢支架在自重、混凝土荷载作用下最大竖向变形分别为24.15 mm和5.72 mm,小于规范值,满足规范要求,构件及面板应力值均满足设计要求;支架基础采用C30混凝土即可满足受压要求;墩柱预埋铁板在预埋时,预埋锚筋间距10 cm布置,每处安装一个直径Φ50 mm,材质30CrMnTi抗剪销,即可满足预埋要求。     

基于超大断面矩形顶管法的地铁车站建造方案

为解决繁华城区地铁车站采用明挖法施工带来的管线迁改、交通拥堵等难题，以下穿大型箱涵的深圳市轨道交通12号线沙三站为工程背景，采用有限元方法进行基于超大断面矩形顶管法的预制装配式地铁车站机械化暗挖建造方案研究。结果表明：顶进工况、结构转换工况和永久结构工况下，单柱方案最大变形分别为5.07,6.50和6.63 mm，双柱方案最大变形分别为5.53,5.20和10.50 mm，施工全过程中单柱方案车站结构整体变形较小；单柱、双柱方案的混凝土结构最大压应力分别为15.7和29.2 MPa，双柱方案须增大柱截面积以满足强度设计要求，因此单柱方案更经济合理；单柱方案中纵梁最大正、负弯矩绝对值均大于双柱方案，且满足强度设计要求，即单柱方案中纵梁受力更明确、抗弯性能充分发挥；预制管节环向接头分别按刚接、铰接设计时，单柱方案车站结构截面设计控制弯矩分别为最大正弯矩、最大负弯矩，考虑到接头实际刚度应介于刚接与铰接之间，结构设计时应按照接头刚接和铰接进行包络设计。     

预应力型钢组合支撑在长条形基坑中的应用及分析

天津市某项目基坑工程长约215 m,宽约38 m,是典型的长条形基坑。该基坑在天津地区首次应用预应力型钢组合支撑作为水平支撑,设计采用两道预应力型钢组合支撑。通过对该基坑工程预应力型钢组合水平支撑的实际应用效果分析,采用型钢组合支撑完全可以满足复杂环境下长条形深基坑的环境变形控制要求,其时效性、安全性均较为理想。     

铁路隧道新型防护门门框及门框墙抗爆安全性研究

从受力最不利情况考虑,以面积最大的FSP-3642-Ⅰ型防护门为研究对象,将极限峰值为0.1 MPa的爆炸动荷载转化为均布等效静荷载,建立铁路隧道新型防护门门框与门框墙的数值模型,对其抗爆安全性进行了分析。结果表明:预埋式门框和锚固式门框的最大应力和最大位移均出现于闭锁孔位置;预埋式门框、锚固式门框的安全系数分别为7.60和9.09,最大位移分别为0.066 mm与0.028 mm;门框墙的最小安全系数为2.01,最大位移为0.067 mm。2种门框和门框墙均满足极限峰值为0.1 MPa的爆炸动荷载作用下的强度要求。     

某特大桥深水钢板桩围堰设计探讨

针对水深超过20 m的软基河床的桥梁基础施工,科学确定了钢板桩的封底混凝土的厚度和入土深度;针对软基的河床,采用了强化内支撑受力体系的钢板桩围堰结构,并对围堰结构进行了设计计算。结论为:围堰的封底混凝土和基坑稳定均满足要求;计算得到的30 m长深水软基钢板桩围堰最大应力为137.6 MPa,最大变形为4.8 mm,均满足要求;同时模态分析表明围堰的稳定性也满足要求。钢板桩围堰施工安全顺利,并且节约了成本,保证了工期。     

地铁区间隧道下穿桥梁大轴力桩基托换设计与施工

西安北客站至机场城际轨道项目全长27.33 km,其中机场站站后折返线区间隧道长256.45 m,该段暗挖隧道下穿机场T3A航站楼主线桥桩基,采用桩基托换处理。被托换的既有桥梁部为异型钢筋混凝土连续箱梁,受力复杂,结构变形敏感;桥面最大宽度35 m,桥墩墩底轴力近13 000 k N;新建托换梁跨度大于20 m,采用预应力混凝土结构,如此大跨度、大轴力的桩基托换工程实例很少。以T3A航站楼桥梁大轴力桩基托换设计为依托,通过对托换方案、关键连接节点、荷载转移机理的分析、研究,详细介绍大轴力桩基托换思路、托换梁设计、托换体系转换,给出托换关键节点的施工方案及监测技术要求,可为类似工程提供借鉴。     

高速铁路隧道线路底部结构累积疲劳损伤特性分析

利用侧向双轴拉-压疲劳损伤力学模型,建立隧道线路底部结构疲劳寿命分析方法。基于MIDAS GTS NX三维有限元分析平台,以武广高速铁路某双线隧道线路结构为研究对象,建立围岩-隧道衬砌结构-线路底部结构动力相互作用分析模型,研究隧道线路底部结构轨道板、混凝土支承层以及仰拱填充层动力响应特征与疲劳损伤寿命。研究结果表明,高速列车振动荷载在隧道线路底部结构内产生的动应力属于侧向双轴拉-压应力状态;隧道线路普通段底部结构疲劳寿命主要取决于轨道板,其疲劳寿命满足设计使用年限要求,而隧道端部线路底部结构的疲劳寿命则同时取决于轨道板和仰拱填充层,其疲劳寿命均少于60 a,达不到线路设计使用年限要求;隧道端部线路底部结构是隧道使用寿命设计的关键性控制因素。     

无砟轨道路基持续上拱整治技术

部分高速铁路无砟轨道路基存在上拱变形量较大且持续不收敛,超出轨道可调节能力的问题。本文提出了一种采用变梯度结构EPS混凝土板整治路基持续上拱的方法,根据测量结果实施了开挖置换方案及后期维修。通过数值模拟分析了变梯度结构板的应力及变形。结果表明:该方法可以快速整治路基持续上拱变形,后期维修简单易行,可长期确保轨道平顺性;变梯度结构板最大应力及变形分别满足EPS混凝土强度及高速铁路变形要求。     

北京轨道交通新机场线轨道系统设计综述

北京轨道交通新机场线一期工程设计速度为160 km/h,突破了既有城市轨道交通规范规定的速度范畴,既有的轨道系统结构形式已无法满足本工程高速行车的需求。同时,本工程还存在通过地段人工地物复杂多样、人员疏散性要求高、建设工期紧张等问题,给轨道系统设计带来了诸多挑战。在没有设计先例、没有规范遵循的情况下,采用"城际"标准与"地铁"标准相结合的设计思路与方法,设计了适用于不同地段的轨道系统结构形式,提出了基于轨面平顺性控制的成套技术方案。北京新机场线的成功开通运营表明,采用"城际+地铁"相结合的方法可解决更高速度下城市轨道交通轨道系统结构的高稳定性、高平顺性等设计问题。该设计思路与方法可为今后城市轨道交通类似线路提供设计范例,同时也为市域快线及市郊铁路轨道系统设计提供了新思路。     

地铁屏蔽门有限元分析

以某型地铁屏蔽门为研究对象,建立了地铁屏蔽门结构的有限元模型,并应用有限元分析软件Patran建立屏蔽门的有限元模型,对屏蔽门进行结构静力分析,计算该屏蔽门结构在弯曲工况下的刚度、强度,并对计算结果进行评价,结果表明屏蔽门结构的整体刚度、强度均满足使用要求,结构应力在材料的屈服极限以内,通过分析得到了静态下的最大应力与最大变形,并且与设计要求进行对比,为屏蔽门的优化设计与制造提供理论依据。     

京张高铁八达岭长城站结构安全智能监测技术

京张高铁八达岭长城站规模大、结构复杂、施工难度大。为实现车站及大跨过渡段的安全建设,八达岭长城站建立了结合人工智能技术的隧道围岩及结构安全智能监测系统,通过在围岩和结构中预埋传感器,监测地下车站和大跨过渡段的围岩,以及锚杆、锚索等支护结构的受力和变形,并进行自动化采集、实时传输和处理,实现隧道围岩及结构力学状态的可视化实时显示与预警。超大跨隧道结构安全智能监测系统确保了复杂围岩条件下长、大隧道及隧道群的施工期和运营期安全,体现了现场监测信息对施工与设计的指导意义,为类似工程的施工和监测提供了参考与借鉴。     

地铁车站与配套一体化地下结构共用围护桩截除方案研究

与北京地铁16号线稻香湖站配套的一体化结构紧邻地铁车站北侧布置,采用明挖法施工,一体化结构与车站北侧共用围护桩。在一体化结构地下一层与地铁车站站厅层设置3个连通口,为形成连通口,需要截除共用的围护桩。原设计的围护桩截除方案由于施工效率低,不能确保在地铁车站投入运营前完成围护桩的截除。根据工程总体施工安排,对原设计的围护桩截除方案进行优化,并对原设计方案和优化方案的一体化结构受力及变形状态进行对比计算分析。在优化方案的基础上,提出便于工程实施的截桩方案,并在工程中得到成功应用。     

市政道路下穿对机场快轨U形槽变形的影响分析

市政道路下穿机场快轨U形槽的施工过程中,对机场U形槽的沉降变形控制要求严,工程实施难度及风险大。基于北京次干一路下穿新机场快轨U形槽的工程背景,采用有限元软件对道路下穿机场快轨U形槽过程进行数值模拟,研究既有新机场U形槽结构的变形。提出市政道路下穿机场快轨U形槽的沉降变形控制标准,即U形槽位移+4^-4 mm、变形速率≤1 mm/d。得出U形槽结构的变形规律及安全性:在基坑及隧道开挖过程中,由于基坑的卸载作用对隧道沉降槽的影响,土层的位移产生类似板的翘曲效应,而U形槽及路基刚好位于中心位置,受到的影响较小,且承载力和裂缝宽度值均满足控制要求。     

活动断层区域城市轨道交通轨道系统设计方案研究

针对乌鲁木齐城市轨道交通1号线穿越的活动断层特点,提出一种综合无砟轨道稳定性好、便于日常巡检和紧急情况下乘客疏散以及有砟轨道便于调整等优点的新型轨道结构设计方案;基于有限元分析方法,评估设计方案的破坏形态;研究活动断层错位时轨道结构的调整、修复方案。结果表明:新型轨道结构设计方案能够满足设计意图,在基底发生空间大变形时能够按设计的破坏形态破坏,且能够满足在活动断层发生瞬时空间大变形破坏后轨道结构可以快速、便捷修复的要求。     

3×340m公铁合建多塔斜拉桥结构体系研究

珠机城际金海特大桥主桥采用(58.5+116+3×340+116+58.5) m四塔三主跨斜拉桥,为国内首座公铁平层合建的多塔斜拉桥。金海桥塔多联长,采用何种结构体系提高结构刚度、减小温度效应及改善结构受力是结构设计的关键。为此,在总结既有多塔斜拉桥经验的基础上,比选了半漂浮体系、刚构-半漂浮体系、梁式支承体系以及首次在多塔斜拉桥应用的刚构-连续体系。通过对4种结构体系的刚度,结构受力等分析,并考虑构造要求和经济性,推荐采用刚构-连续体系,即两中间塔墩梁固结,两边塔梁固结、塔墩分离。该体系有效提高了结构整体刚度,主梁、桥塔及斜拉索受力较优,同时降低了温度效应的不利影响,车桥动力仿真分析结果表明,桥梁的振动性能良好,行车舒适性优。