地裂缝对高速铁路桥梁的破坏机理研究

在实验室内,采用几何比尺1∶20的物理模型试验模拟分析高速铁路桥梁45°穿越地裂缝带时,地裂缝不同活动量对桥墩桩端应力、桥上轨道变形、稳定性等的影响。研究结果表明:随地裂缝上盘沉降量的增加,桩端压力主要表现为上盘减小,下盘靠近地裂缝处桩端压力明显增大;当地裂缝垂直位错量达到2 cm时地表出现开裂;当地裂缝垂直位错量达到3 cm时轨道道床板靠近地裂缝处开始出现裂缝;当沉降量达到4 cm时地裂缝贯穿道床板;地裂缝活动对跨过地裂缝的箱梁、道床板和轨道影响较大,而对未跨过的影响不大。本文研究结果可为高速铁路工程中地裂缝灾害的防治和预警提供参考。     

地铁隧道斜交穿越地裂缝带的纵向设防长度

以西安地铁1号线斜交穿越地裂缝带为工程背景,通过地裂缝活动的大型物理模型试验和有限元数值模拟,对西安地裂缝活动的影响范围和西安地铁1号线隧道穿越地裂缝带的纵向设防长度进行研究.结果表明:地裂缝活动时引起其上盘地层中出现应力降低和下盘地层中出现应力增强现象,且在垂直于地裂缝走向上其两侧地层中应力变化大致呈现出反对称分布特征.隧道设计埋深处地裂缝活动的影响区宽度为30 m,即上盘17.5 m,下盘12.5 m;考虑安全系数时地铁隧道穿越地裂缝带的设防宽度为55 m,即上盘35 m,下盘 20 m.根据地铁隧道与地裂缝带的斜交夹角,确定地铁区间隧道不同夹角斜交穿越地裂缝带的纵向设防长度.研究结果对西安地铁1号线区间隧道斜穿地裂缝带的结构处理及设计具有一定参考价值.     

大西客专跨越地裂缝对策与工程措施研究

随着我国高速铁路的大规模建设,地裂缝对高速铁路的影响逐渐显现,成为一种设计与施工须考虑的新型地质灾害,制约着高速铁路的快速发展。汾渭地堑地裂缝十分发育,大西客专穿越地裂缝没有成功经验可借鉴,该工程建设须突破这一技术瓶颈。本文分析了大西客专沿线地裂缝成因,探讨了降低地裂缝对工程结构影响的思路,给出了地裂缝对高速铁路工程危险性分级标准,确立了"刚柔结合、适应变形、预留调整、防治并举"的对策,并推荐了桥梁、路基跨越地裂缝可采取的具体工程措施。     

西安地裂缝场地地铁隧道盾构法施工沉降分析

以往西安地裂缝场地地铁隧道均采用暗挖法通过,面临施工周期长、费用高等问题,考虑到当前及未来西安地裂缝活动减缓或基本不活动趋势,盾构法便提上日程.以西安地铁8号线盾构法穿越地裂缝场地为工程背景,基于有限元数值计算,分析盾构施工引起的地表沉降、结构变形规律及影响范围,并与地裂缝场地传统CRD工法、天然场地盾构工法掘进对比....     

平行于地裂缝的地铁隧道避让距离研究

地裂缝为西安特有的地质灾害,地裂缝的变形对地铁的施工与运营均有不同程度的影响。首先通过1∶5的大型模型试验,对平行于地裂缝的地铁隧道的致灾模式进行研究,得出结果:地铁隧道随着地裂缝上盘沉降量的增大,结构没有出现扭剪变形,且随着平行距离的增加,地裂缝处滑动土楔对隧道的侧向挤压作用也逐渐减弱。通过数值模拟计算,对以上模型试验分析的结果进行更深入的验证,最后得出结论:地铁隧道与地裂缝上盘间30 m为地铁隧道的安全避让距离。该结论对今后西安地铁建设的选线具有重要的参考价值。     

西安地铁区间结构小角度穿越地裂缝有限元计算与分析

利用Midas—GTS大型有限元软件,对西安地铁区间结构小角度穿越地裂缝特性进行数值模拟,得出地铁区间结构随地裂缝沉降变化的规律,并在此基础上对区间结构穿越地裂缝区段设防方式进行了研究,所得结论对区间结构小角度穿越地裂缝的设计及施工有一定的参考价值。     

大西客运专线运城盆地沿线地裂缝特征及评价

我国是地裂缝灾害严重的国家,尤其是汾渭盆地,地裂缝发育最为典型,灾害较为严重。随着我国高速铁路工程建设的发展,穿越地裂缝灾害区将不可避免,这给高速铁路的建设及建成后的安全运营留下重大安全隐患。以大西客运专线运城盆地沿线具有代表性的地裂缝作为研究对象,对沿线地裂缝的工程地质特征、分布规律、成因、活动性强弱、危险性等级以及随工程地质条件变化可能发生的情况进行了分析与评价,并针对其潜在影响范围内高铁线路的安全性,提出了相应的防治措施和监测控制方法。     

桩板结构路基沉降计算方法及对既有桩基侧摩阻力的影响

基于Boussinesq理论推导了桩板结构路基沉降计算解析解,采用佐藤悟双折线模型构建了既有桩基荷载传递函数,分析了荷载传递函数对既有高速铁路桥梁桩基侧摩阻力的影响。以桩板结构路基下穿高速铁路桥梁工程为例,分别采用理论方法和FLAC 3D数值计算得到了桩板结构路基沉降变形规律和既有桥梁桩基侧摩阻力分布特点。将解析解与数值计算结果进行对比,二者接近,说明本文提出的桩板结构路基沉降计算解析解和桩基荷载传递函数可行。     

兰新高速铁路风区桥上挡风结构合理参数研究

兰新高速铁路通过风区长度约540 km。为保证强横向风下列车运行的安全,桥梁上需设置挡风结构。本文通过风洞数值模拟,对设置挡风结构后的桥梁及列车,开展二维模型及三维动车模型CFD(Computational Fluid Dynamics)计算,研究挡风结构设置形式、高度、开孔率对列车气动参数的影响规律。依据研究结果建议桥梁挡风结构最佳高度为4 m,开孔率为20%。     

地铁区间消防管道穿越地裂缝处理技术研究

针对西安地铁区间消防管道敷设穿越地区特有地质灾害(地裂缝)的现状,对目前国内给排水管道穿越沉降缝的相关技术措施进行分析,结合地裂缝活动特点、地裂缝沉降量以及管道附件的特性,经过计算得出区间消防管道穿越地裂缝适宜的伸缩量,并以此确定管道附件的规格及管道安装,确保区间消防管道安全性。     

基于静态法高速列车抗横风倾覆影响因素研究

随着我国高速铁路的飞速发展,风区运营的高速铁路不断出现,需对高速列车的抗横风倾覆性能进行深入研究。在对比分析日本的国枝方法和日比野有方法的基础上,针对我国CRH5H型动车组建立了横风倾覆静态计算模型,并对车体自重、转向架一系及二系悬挂刚度对列车抗倾覆性能的影响进行了数值模拟。数值计算结果符合实际规律,计算模型和方法可为风区运营车辆抗倾覆安全设计提供参考。     

高速铁路跨地裂缝带双线路基动力响应

以大西客运专线跨山西太原盆地祁县东观变电站地裂缝带为工程背景,采用Midas/GTS有限元分析软件,建立地裂缝带—路基—天然地基三维动力有限元计算模型,进行高速铁路双线对向和单线行车条件下天然地基路基的垂向动力响应以及双线对向行车条件下不同车速时地裂缝带上下盘天然地基路基垂向动力响应的规律研究。结果表明:地裂缝带对路基动力响应影响显著,且上盘大于下盘;双线对向行车时路基动位移、动加速度和动应力沿路基纵向均呈波形变化且变化较大,而单线行车时变化较平稳,仅在地裂缝带位置处出现错台现象,且双线行车时路基动力响应明显大于单线行车时;双线对向行车时路基动应力在地裂缝带附近出现骤增现象,动应力和动加速度在路基中的影响临界深度分别为35和20 m,动位移沿垂向衰减呈2次函数关系;跨地裂缝带路基动位移和动应力与车速满足1次函数关系,加速度与车速满足2次函数关系。     

渭北盆缘地裂缝对银西铁路的影响及工程对策探讨

渭北盆缘是陕西省除西安市外的第二大地裂缝密集区,地裂缝广泛分布,地裂缝灾害较为严重。新建银西铁路穿越该地裂缝地区,对线路通过的渭北盆缘地裂缝发育特征及成因机理进行了分析研究,总结得出该区地裂缝分布密集且其活动具有垂直差异性、水平张裂性、强度南北差异性等特征,对不同成因的地裂缝进行分类分析并提出合理的绕避与防治措施,为铁路的建设及防治工程提供了更详尽的理论依据。     

基于阻尼参数的高速铁路连续梁桥地震损伤概率影响分析

为研究阻尼参数对高速铁路连续梁桥地震易损性的影响,以一座(32+48+32) m高速铁路连续梁桥为研究背景,借助大型开源程序Open Sees建立了数值模型,并应用基于可靠度理论的概率解析易损性函数表达式获得地震易损性曲线(面),探讨阻尼器参数对桥梁地震易损性的影响。研究结果表明:(1)设置阻尼器使桥梁受力更为合理,可进一步提高桥梁抗震性能;(2)阻尼系数的提高及阻尼指数的降低均使得桥梁固定墩曲率及活动支座位移减小,进而降低固定墩和活动支座在地震作用下的损伤概率。     

西安地裂缝与地铁设计

结合西安市地铁穿越地裂缝工程实例,针对地裂缝活动对地铁建设的影响,提出了相应的处理措施,基本上解决了地裂缝不均匀沉降对西安市轨道交通工程铺设造成的不利影响,可为类似工程建设提供参考。     

基于模糊贝叶斯网络的山区高速铁路桥梁运营风险评估

针对山区高速铁路桥梁风险情况复杂且影响巨大的特点,提出基于模糊贝叶斯网络,建立山区高速铁路桥梁运营风险评估模型。将山区高速铁路桥梁风险损失划分成3类,分别列出各类损失的风险因素,构建桥梁运营风险概率评估的贝叶斯网络,通过专家调查法统计出桥梁风险因素的概率等级分布,并根据链式传递规则计算出风险事故的概率等级分布。然后,结合风险矩阵对桥梁运营风险水平进行评估。最后,利用该方法分析贵广高速铁路上云阳双线特大桥的运营风险。结果表明,建立的模型计算过程简便,评价结果符合实际,具有较高的实用性。     

基于简化模型的不等高墩CRTSⅡ板式无砟桥-轨系统地震研究

为研究高速铁路CRTSⅡ板式无砟轨道-桥梁系统中不等高墩桥跨SUHP(Span of Unequal Height Pier)在地震作用下的地震响应特性,提出一种高速铁路CRTSⅡ板式无砟轨道-桥梁系统简化分析模型,结合不同工况下的多个算例对比分析全桥精细有限元模型和简化模型的地震响应计算结果,验证所提出的简化分析模型的有效性。基于简化分析模型,研究SUHP位置对高速铁路轨道-桥梁系统地震响应的影响规律,获取SUHP对高速铁路轨道-桥梁系统地震响应最不利的位置,分析SUHP在最不利位置下墩高比对高速铁路轨道-桥梁系统地震响应的敏感性,得到了5跨、7跨和9跨高速铁路轨道-桥梁系统地震响应参数随墩高比增加的变化规律。研究结果表明：提出的简化模型既可准确分析不等高高速铁路轨道-桥梁系统在地震作用下的全桥动力响应,又可对其任意桥跨进行局部分析,且具有较高的计算效率和精度;不等高墩桥跨显著增大了高速铁路轨道-桥梁系统的地震响应,地震作用下SUHP在轨道-桥梁系统中的最不利位置位于中间跨处;高速铁路轨道-简支梁桥系统的主梁最大位移、钢轨最大位移、普通墩的墩底剪力均随桥梁跨数及特殊墩墩高比的增大而显...     

地铁隧道双线暗挖斜穿地裂缝地表变形规律及控制技术研究

为分析暗挖黄土地铁隧道双线斜穿地裂缝时地表变形规律,以西安地铁3号线为依托工程,通过理论分析、FLAC3D模拟及实测,对地裂缝处地表纵向、横向变形规律进行系统研究。主要结论:地裂缝与掌子面关键体相交时,该阶段为控制掌子面稳定性及地层沉降的关键;穿越过程地裂缝处上、下盘将产生沉降错台及水平张拉,二者发展趋势较为接近,错台的发展及恢复分别集中在进度-1.25D~0和0~1.75D;受先行隧道扰动影响,后行隧道于地裂缝处将产生更大的沉降差和最终沉降;地表最终纵向沉降将在上盘距地裂缝约1D处出现最值点,沉降集中区范围可按已有规程进行投影确定;地裂缝处的地层沉降控制可采用减小导洞面积、留设核心土、增强超前支护、控制地表水下渗等综合措施进行。     

地铁盾构下穿高速铁路情况下的路基加固与轨面控制

以苏州某盾构隧道下穿高速铁路为背景,采取数值计算、理论分析并结合工程实测结果,分析论证了采取桩板结构和路基注浆联合加固方法,并对轨面状态监测、监护方法进行分析.结果表明:采用联合加固方法可以有效减小盾构穿越高速铁路路基引起的沉降,盾构穿越后实测最大沉降量为0.7mm,与数值计算结果相近,能确保高铁运营安全.     

450MHz频段电波传播路径损耗模型的研究

高速铁路450MHz频段的无线覆盖是系统设计和建设的重点和难点。通过对电波大尺度传播模型的理论分析,结合我国高速铁路穿越复杂地形的实际特点,利用最小平方差估计法对高速铁路典型地形条件下450MHz频段电波传播进行建模。基于某客运专线试验段测试数据,分别对平原、路堑、桥梁、车站及丘陵等典型地形条件下的路径损耗指数n、标准差σ和相关系数γ进行统计,求解出上述五种地形条件下的电波传播模型,并对模型中参数的差异进行分析,最终建立高速铁路完整电波传播模型。