EPS板抗冲击复合结构在既有铁路落石防护中的应用北大核心

为了保证线路安全,许多邻近陡峭山坡的铁路采用了棚洞来防护山坡落石。国内外研究发现,可以采用"EPS板+钢筋混凝土板+表层砂土"的复合结构代替传统的洞顶填土,不仅可以减少结构设计荷载,而且施工便捷,解决了山区土方少且运输不便的问题。抗冲击试验表明,该复合结构可有效分散冲击力,将洞顶单位面积承受的荷载减少至传统填土结构的10%,有效保护棚洞结构安全。本文结合西(安)(安)康铁路白沙滩隧道进口落石防护工程,详细介绍了EPS板抗冲击复合结构在既有铁路落石防护中的应用。     

EPS板抗冲击复合结构在既有铁路落石防护中的应用

为了保证线路安全,许多邻近陡峭山坡的铁路采用了棚洞来防护山坡落石。国内外研究发现,可以采用"EPS板+钢筋混凝土板+表层砂土"的复合结构代替传统的洞顶填土,不仅可以减少结构设计荷载,而且施工便捷,解决了山区土方少且运输不便的问题。抗冲击试验表明,该复合结构可有效分散冲击力,将洞顶单位面积承受的荷载减少至传统填土结构的10%,有效保护棚洞结构安全。本文结合西(安)(安)康铁路白沙滩隧道进口落石防护工程,详细介绍了EPS板抗冲击复合结构在既有铁路落石防护中的应用。     

时间序列分析法在混凝土板变形试验中的应用

研究目的:混凝土板结构在铁路、公路隧道衬砌结构中广泛应用.而长期经受隧道围岩压力及荷载作用,不时有变形破坏,危及安全运营的事故发生.通过试验研究混凝土板结构受载变形破坏的特征,预测预报事故发生的可能性,为保障结构运营安全进行现场监测预报提供有效方法.研究结论:试验结果表明:(1)采用的时间序列分析方法预测混凝土板变形精度较高,所有测点的线性拟合相关系数均在0.93以上,预测的误差在10％以内;(2)实测值与预测值对比,误差较小,可预报板变形趋势;(3)可作为隧道衬砌结构现场监测应用的有效方法.     

坪上隧道口危岩落石失稳模式及运动特征分析

研究目的:在建成都至贵阳铁路坪上隧道进口上方仰坡高陡,危岩落石发育,一旦失稳则造成的危害极大,严重影响铁路施工及运营安全。因此需通过分析研究坪上隧道进口危岩落石的形成机理、失稳模式及破坏后的运动特征,以确定危岩落石的失稳滚落概率及路径,并提出有针对性的整治、防护措施,同时也为其他山区铁路遇到危岩落石不良地质时提供调查、分析、计算方法及工程防护措施的参考。研究结论:(1)在基于现场调查及实测工作基础上,将坪上隧道进口危岩落石失稳划分为4类破坏模式;(2)通过对落石运动的模拟,确定了隧道洞口上方约有6%的危岩体失稳后将对洞口及桥梁构成危险;(3)提出了隧道洞口危岩落石整治方法及设置防护的具体位置和措施,从而确保铁路施工及运营安全;(4)该研究成果可应用于危岩落石不良地质工程的勘察及设计中。     

弹性支撑块式无砟轨道力学特性研究

研究目的:由于隧道内净空的限制,重载铁路长大隧道内宜铺设无砟轨道,弹性支撑块式无砟轨道(LVT)以其良好的减振性能逐渐在重载铁路中得到应用。为研究不同轴重和加载方式下LVT结构的应力应变特性,本文以蒙华铁路重载铁路隧道应用的LVT为例,通过建立LVT结构有限元模型,以探讨LVT结构的受力与变形特征,为LVT轨道结构的优化以及设计施工提供理论依据。研究结论:(1) LVT结构能够保证30 t轴重下静力学性能安全性,当轴重由30 t提高至42 t,钢轨弯矩、轨道结构部件应力及位移幅值增长量在40%左右;横向荷载对轨道结构横向位移及应力的影响显著,板端加载时道床板及底座板应力增量分别为284%、1 000%;(2)横向荷载作用下,除支承块横向应力下降,钢轨弯矩、支承块纵向应力、道床板应力、底座板应力均呈现增长趋势,其中道床板及底座板应力分别增长400%、530%;(3)板端加载时荷载由相邻扣件共同承担,扣件节点反力峰值有所下降,荷载作用点下竖向荷载分配比例由2∶1降低至4∶1,横向荷载分配比例由67%降低至47%;(4)本研究结果对重载铁路中LVT轨道结构的设计和施工有指导意义。     

铁路隧道钢筋混凝土衬砌结构可靠度分析

研究目的:针对现行《铁路隧道设计规范》中钢筋混凝土构件极限状态方程存在的不足,本文细分钢筋混凝土衬砌中钢筋的各种受力状态,并寻求更精确适用的功能函数及可靠度计算方法,为按可靠度理论修订《铁路隧道设计规范》提供参考。研究结论:(1)基于荷载-结构法模型,通过调研分析得出钢筋受力状态判断的界定方程,建立了适用于隧道钢筋混凝土衬砌结构的大、小偏心受压构件的功能函数及极限状态方程;(2)根据钢筋混凝土衬砌功能函数,应用JC法基本原理,通过分析推导提出一套钢筋混凝土衬砌结构可靠度分析方法,并在铁路隧道标准图衬砌可靠指标计算中得到成功验证;(3)本文提出的钢筋混凝土衬砌的功能函数及可靠度分析方法可直接指导铁路隧道钢筋混凝土衬砌设计。     

铁路隧道洞门体系极限状态及可靠度研究

研究目的:铁路隧道洞门结构体系受力极为复杂,本文从结构可靠度理论出发,建立一套系统完善的铁路隧道洞门极限状态研究方法,为铁路隧道洞门的设计和规范转轨提供参考。研究结论:(1)铁路隧道洞门结构体系可靠度是串联系统,可通过失效概率或可靠指标进行度量,采用近似方法计算铁路隧道洞门结构的可靠度是一种有效而实用的途径;(2)提出铁路隧道洞门体系可靠度分析和计算方法,实现了铁路隧道洞门的可靠度分析计算,并通过实例进行了验证,通过对时速为140 km单线铁路隧道端墙式洞门的安全概率进行计算,其安全概率在99.22%以上,倾覆极限状态是隧道洞门结构失效主要控制模式;(3)本文提出的铁路隧道洞门极限状态设计方法,可直接指导铁路隧道洞门设计。     

隧道衬砌混凝土裂缝的辨认及处治措施探讨

研究目的:摘要:研究目的:随着我国基础建设的不断投入,铁路及公路建设蓬勃发展,隧道数量也越来越多,但由于地质、施工、建筑材料等方面的原因,导致一些隧道衬砌开裂,威胁到运营安全,需要采用合适的方法进行处治,确保工程的经济性及结构的安全性。研究结论:本文从衬砌混凝土裂缝产生的机理来分析裂缝的受力状况及产生原因,并量化病害等级,通过研究得出如下结论:(1)应根据病害等级采取裂缝嵌补、衬砌锚固、套衬等进行处治;(2)衬砌混凝土裂缝可以通过强化地质勘察、加强施工工艺控制来进行事前防范;(3)出现裂缝后,应进行原因分析和病害等级判定,再来选择合适的整治措施,保证结构及运营安全;(4)研究成果可用于既有铁路、公路隧道衬砌裂损病害整治,也可用于新建铁路、公路隧道衬砌裂损缺陷的预防、控制与处治。     

寒区铁路隧道结构抗冻技术探讨

研究目的:受温度变化影响,寒区隧道衬砌结构易出现开裂、酥脆、剥落等病害。本文通过分析寒区隧道的环境作用,并通过调研我国寒区铁路隧道的结构冻害情况,归纳隧道结构的冻胀机理,提出寒区隧道结构的抗冻措施,探讨保温层在铁路隧道的适用性及设计方法、施工工艺,从而明确今后需要进一步研究的寒区隧道结构抗冻技术。研究结论:(1)寒区隧道衬砌结构冻害可分为特殊地层隧道围岩冻胀型冻害和结构缺陷型冻害,需采取相应措施进行控制;(2)负温差引起的温度应力作用,易导致寒区隧道衬砌开裂,需采取变形缝等构造措施;(3)季节性冻土区铁路隧道应慎用保温层;(4)本研究成果可为寒区隧道结构抗冻提供参考。     

市域铁路轨道结构形式及主要结构设计参数探讨

研究目的:本世纪以来,我国城镇化进程迅速加快,城市轨道交通和作为城市群或城市圈轨道交通的市域铁路迎来了建设新高潮。随着市域铁路的大规模建设,市域铁路的轨道结构型式选择及主要设计参数的确定,是目前市域铁路迫切需要研究的主要技术课题。研究结论:(1)通过对有砟轨道与无砟轨道结构形式、不同无砟轨道结构技术系统比较,推荐市域铁路宜铺设双块式无砟轨道。(2)结合我国前期高速铁路铺设双块式无砟轨道的研究、设计、施工及运营经验,为了有效控制路基及隧道地段连续道床板混凝土裂纹,优化道床板端部端梁结构设计与施工,推荐市域铁路采用路基、桥梁、隧道铺设全单元双块式无砟轨道结构。(3)双块式无砟轨道结构具有良好的可靠性、可维修性和经济性。(4)该研究结果可应用在我国城市铁路的轨道设计中。     

中国铁道科学研究院2007年科技成果简介（续四）

39铁路隧道防水材料技术条件 对国内外铁路隧道防水材料的应用情况及存在的问题进行调研，在总结国内外隧道防排水成功经验的基础上，针对目前我国铁路隧道防水材料的实际应用情况，选择具有代表性的防水板及止水带产品进行物理力学性能试验，全面系统地提出防水板和止水带的分类、技术要求、试验方法、检验规则等，合理确定防水板及止水带的技术指标，制定铁路隧道的防水材料技术条件。研究成果于2007年7月通过了铁道部科技司组织的技术评审。     

岩溶地区隧道浅埋段下穿既有构筑物处理技术

研究目的:随着高速铁路发展,路网密度增加,铁路选线不可避免会下穿高速公路、地方道路或厂房、民房等不可拆除的地表构筑物。当岩溶发育地区铁路采用隧道形式下穿通过既有构筑物时,可能会揭穿隧道范围内的溶腔或岩溶管道,造成充填物流失或松动,给地表构筑物带来潜在性危害,进而可能影响生产、生活安全。本文结合成贵铁路大方隧道建设情况,就岩溶地区隧道浅埋段下穿既有构筑物隧道施工方法进行研究,提出能够用于未来类似工程的相关理论依据,以有效降低施工过程中对既有构筑物结构安全的影响,确保既有构筑物的使用功能及结构安全。研究结论:(1)应采取措施避免隧道影响范围的溶腔或岩溶管道内充填物流失或松动;(2)需考虑隧道开挖振动及洞内变形对地表构筑物的影响,采用合理的施工开挖方法;(3)加强与构筑物产权单位的协调沟通,确定构筑物防护要求,采取措施确保隧道施工安全和构筑物安全;(4)本研究结论对岩溶地区类似工程条件下隧道设计和施工具有一定的借鉴意义。     

铁路隧道洞门目标可靠度及分项系数确定方法

研究目的:铁路隧道洞门受力复杂、断面变化大,洞门可靠度研究少。研究隧道洞门目标可靠度及分项系数计算方法可为铁路隧道洞门的可靠度设计提供参考。研究结论:(1)目标可靠指标由各极限状态中最小的可靠指标决定,目标可靠度分项系数基于目标可靠指标求得;(2)目标可靠指标计算中,不同计算方法计算结果有差异,通过对三种适用于铁路隧道洞门目标可靠指标计算方法进行分析比较和结合实例计算,认为分位值法相对比较简便实用,可用于隧道洞门目标可靠指标的计算;(3)明确了分位值法计算铁路隧道洞门目标可靠指标分项系数的详细计算过程,并通过实例计算验证了分位值法计算分项系数的可行性;(4)土压力分项系数对铁路隧道洞门各极限状态均有影响且最大,因此应加强隧道洞门土压力统计特征研究;(5)本文提出的铁路隧道洞门目标可靠度及分项系数确定方法,可直接用于铁道隧道洞门结构设计。     

山区高速铁路隧道间桥隧连接结构探讨

研究目的:根据调整后的中长期铁路网规划,我国将建设1.6万千米以上的客运专线,而位于中西部山区的高速铁路需修建大量的桥隧工程,且大多桥隧相连、成群分布,高速列车运行对安全度要求极高,乘客舒适度也是必须考虑的问题,当两隧道间因地形条件及线路走向限制,明线间隔距离很短时,有必要对是否在桥上部设置连接防护结构及其结构型式进行深入研究,确保运营安全和提高乘客舒适度。研究结论:(1)两隧道洞口间距大于250 m时可将隧道看成独立隧道。小于250 m时,单列车通过隧道群中的每一座隧道时引起的车内压力波动相互间有影响,之间加设连接结构可降低车内3 s内最大压力变化值,有利于改善车内舒适度环境,可缓解列车频繁进出隧道,"黑洞"和"白洞"效应引起的乘客视觉疲劳问题。(2)隧道洞口坡面陡峻,存在危岩落石危害时,在采取坡面防护措施的基础上,设置连接防护结构可以有效防止小粒径落石对运营安全的威胁。(3)连接防护结构采用柔性防护网钢结构,具有安全可靠、经济适用的优点,在进行落石冲击试验后可以用于实际工程。     

重载铁路隧道隧底围岩劣化的CFD-DEM模拟研究

研究目的:重载铁路隧道隧底结构较普通铁路受到更大的动力作用,列车动载-地下水耦合作用下隧底软弱围岩将发生劣化,甚至形成脱空,引发基地下沉、翻浆冒泥等一系列隧底病害。本文采用CFD-DEM耦合分析方法研究列车动载-地下水耦合作用下重载铁路隧道隧底软弱砂性土围岩劣化及脱空规律,为重载铁路隧道设计、施工及病害治理提供参考。研究结论:(1)列车动载-地下水耦合作用下隧底附近围岩细颗粒向两侧迁移流失,仰拱-围岩接触面形成局部脱空;(2)列车动载-地下水耦合作用下仰拱-围岩接触压力逐渐减小,隧底结构受力劣化,轨线位置最为明显;(3)列车轴重和行驶速度的增加将加速隧底围岩脱空及劣化的发展;(4)本研究成果可用于优化重载铁路隧道隧底结构设计,减少隧底病害,提高隧道的耐久性。     

浅埋下穿季节性河谷门式封闭结构设计

研究目的:西南山区地形地质条件复杂,高速铁路隧道难免会下穿溪流河谷,隧道浅埋暗挖下穿河谷存在较高的安全风险,在设计中也有很多技术性问题。本文以贵广铁路重点工程岩山隧道下穿八匡河段的设计为工程背景,对隧道浅埋暗挖下穿季节性河谷设计关键技术展开研究。研究结论:(1)浅埋暗挖下穿季节性河谷主要风险有地表水大量涌入隧道突水突泥、暗挖隧道坍方、隧道衬砌结构上浮三部分;(2)采用由咬合桩、压顶梁、压顶抗浮板、框架内注浆加固岩体与全封闭衬砌组成门式封闭结构体系,可大幅降低施工风险且结构安全可靠;(3)先封后挖的施工工序和有效的风险控制预案,可保证下穿施工安全、工程风险可控;(4)研究成果可应用于类似的隧道下穿季节性河谷地段工程设计及施工。     

引水工程隧洞施工对既有铁路隧道安全影响评估

以福建省北水南调竹岐—大樟溪引水工程可溪段隧洞对向莆铁路道德山隧道安全影响为例,建立引水隧洞与铁路隧道相对位置的三维数值模型,考虑引水隧洞施工过程,分析铁路隧道轨道板的水平位移、竖向位移特征以及隧道二次衬砌结构位移、轴力、弯矩和安全系数特征。     

铁路隧道新型防排水结构应用探讨

铁路隧道防排水设计是隧道设计的重要内容,隧道防排水的可靠性将严重地制约隧道运营环境和使用寿命,文中介绍的新型防排水结构是对原有隧道防排水的极大优化。本文详述了新型防排水材料——排水板的特性,及其与土工布和防水板组成的复合式新型防排水结构在隧道防排水应用中的优越性,并阐述了这种新型防排水结构在铁路隧道中的具体应用及施工技术,为以后铁路隧道防排水结构的设计和施工提供参考。     

石料缺乏地区铁路边坡防护措施研究

针对片石缺乏地区优化边坡防护、提高经济效益的需要,经研究比选后提出一种可行的混凝土拱形截水骨架护坡形式,具有用料省,工艺简单,可工厂化预制或现浇,外观、尺寸及质量可控,既可用于永久性边坡防护工程,也可用于临时工程,并可重复利用,具有广阔的应用前景。     

既有线提速桥涵轨下道砟厚度不足的处理对策

结合既有铁路提速200 km/h,对我国既有铁路桥涵轨下道砟厚度不足问题进行了全面分析,提出了通过自主研发的TDZⅢ型复合弹性轨枕及TD型轨下垫板来改善轨道结构刚度的技术措施,有效地解决了桥涵轨下道砟厚度不足的技术难题。