防风明洞预制构件接缝连接方式

兰新铁路第二双线百里风区、三十里风区核心区的浅路堑及路堤地段设置防风明洞,其结构形式采用分片预制构件。结合防风明洞荷载和结构特点,介绍预制构件接缝的刚性连接、螺栓连接和钢结构连接后浇筑混凝土的刚性连接,并从使用性能和安全、结构受力和投资、施工方面分析连接方式的优缺点,推荐采用浇筑混凝土的刚性连接方式,根据施工需要也可采用预制构件中预埋钢板与型钢临时连接方式。     

兰新高铁穿越大风区线路选线及防风措施设计

研究目的:铁路选线设计及工程措施设计是项目设计的重点和难点,直接关系到项目建设的经济性及可靠性。结合兰新高铁工程实施,通过分析提出穿越百里风区段选线原则及综合比选要点。针对风灾对铁路的危害,开展路基、桥梁、防风明洞等防风科研,提出关于时速200 km铁路有针对性的防风措施设计。研究结论:(1)风灾对既有兰新铁路存在多方面的危害,兰新高铁速度快、车体轻,威胁更大,线路方案研究及防风措施设计十分重要;(2)穿越百里风区段线路走向选择,风灾影响是重要的控制因素,同时要坚持功能选线、地质选线、环保选线、安全选线、经济选线的原则;(3)兰新高铁穿越百里风区段采用沿既有兰新线南侧并行方案满足功能需求的同时,通过易于实施的防风措施既减缓风灾危害,而且可以减少环境影响,节省工程投资;(4)路基防风工程以挡风墙为主要结构形式,其结构形式主要有悬臂式、扶臂式、柱板式等类型,结合风区划分、风速分布及频率特征,在不同的路堤高度和路堑深度分别确定;(5)桥上防风屏均采用钢结构,桥梁采用具有防风作用的槽形梁,可有效解决结构和防风等安全要求;(6)在百里风区风力强劲的核心区段,为加强防风措施,设置部分防风明洞;(7)本文所述的线路选线及防风措施设计可为类似项目设计提供参考依据。     

兰新铁路防风明洞结构形式设计研究

兰新铁路第二双线穿过著名的百里风区和三十里风区,风力强劲,且出现大风的频率高,风害极为严重。为了保证列车安全、快速、正常运营,最大限度地减少限速和停轮,在百里风区和三十里风区的核心区研究防风明洞方案,本文从结构形状、建筑材料、施工工艺等方面对防风明洞结构进行了研究。     

兰新高铁防风标准研究

研究目的:兰新高铁通过甘肃境内的安西风区和新疆境内的烟墩风区、百里风区、三十里风区、达坂城风区等五大风区,区内风力强劲,大风天数多,严重危及行车安全,影响运输效率。防风标准的研究是防风工程设计的前提,是确定防风工程设计原则、范围的重要依据。为保证列车安全、快速、正常运营,最大限度地减少列车的停轮与限速,需研究兰新高铁防风标准,以采取合理的防风措施。研究结论:防风标准包括风区设置防风工程后允许的限速天数及合理的列车运行速度限值,综合分析大风区不同风速的频率及不同类型的防风结构在大风条件下保证列车安全运行的能力,研究提出:(1)运营预期目标为大风条件下列车原则上尽量少停轮,列车限速天数控制在全年的10%左右;(2)防风结构能力为:大风条件下设挡风墙(屏)地段列车速度限值提高10 m/s,设封闭(半封闭)挡风结构地段列车速度限值提高20 m/s;(3)本研究成果可为戈壁大风区或类似环境地区的铁路工程建设提供借鉴。     

兰新铁路第二双线防风技术及工程设计

防风技术是兰新铁路第二双线建设和运营的控制性因素,通过研究,明确了沿线风环境特征,制定了大风环境下的高速列车运行安全及速度标准。结合路基、桥梁、防风明洞、接触网、大风预警系统等抗风专题研究,确定了该线防风工程的主要设计原则及结构型式。大风区施工防风技术研究为风区铁路工程的设计和建设提供了保障与支持。     

铁路拱形防风明洞风荷载研究

兰新铁路第二双线穿过著名的百里风区、三十里风区,其风害极为严重。为了最大限度地减少限速和停轮,在百里风区的核心区采用设置防风明洞的防护措施。通过CFD数值模拟与风洞模型试验研究,得出了作用在防风明洞表面的风荷载随风速增大而增大,且迎风侧为正压、背风侧及拱顶为负压的分布规律。     

兰新高铁风区桥梁关键技术研究

研究目的:兰新高铁经过的百里风区、三十里风区是我国乃至世界上铁路风灾最严重的地区之一,强风下列车的运行安全、舒适、准时问题十分突出。与普速铁路相比,高速铁路列车速度快、轴重轻,在横向强风作用下容易发生倾覆,同时高速运行的列车气动力远大于普速铁路。为满足修建兰新高铁要求,需在桥梁上安装挡风结构,本文对高速铁路设挡风结构后的桥梁及列车处空间风场变化规律和列车、桥梁运营安全性进行研究,以期获得挡风结构设置参数,选择适用于大风区的桥梁梁型及桥梁挡风结构形式,并提出强风下列车运营安全限速值建议。研究结论:(1)简支箱梁横向刚度大,能适用于单、双侧及骨架贯通双侧挡风结构设置需要;组合T梁采用4片T梁布置形式,能适应单、双侧挡风结构形式,工程造价最优;(2)槽形梁将梁体与挡风结构组合使用,能较好适用于百里风区;(3)确定了挡风结构最佳高度为4 m,开孔率为20%;单侧4 m或双侧4 m的挡风结构挡风效果较好,可满足桥梁动力性能及车辆运行安全、舒适的要求,性价比高;(4)Ⅰ型挡风结构适用的环境风速为50 m/s,Ⅱ型和Ⅲ型挡风结构适用的环境风速为60 m/s,Ⅳ型和Ⅴ型挡风结构适用的环境风速为60 m/s;(5)本研究结论可为高速铁路列车安全及防风工程的计算和设计提供参考。     

新疆铁路百里风区大风特征统计分析

通过对新疆铁路百里风区大风特征统计分析,归纳出百里风区具有风速高、风期长、季节性强、风向稳定、起风速度快等规律,并得到不同时距风速统计关系和风区风速地域分布特征,为今后新疆铁路大风地区完善行车组织办法和防风减灾工程研究提供依据。     

兰新高速铁路新疆戈壁漫流区桥涵综合排水设计研究

既有兰新线历史上发生过多次水害。兰新高速铁路为无砟轨道,对线路平顺性及安全性要求高,对新疆戈壁漫流区桥涵综合排水设计有特殊要求。桥涵综合排水通畅是兰新高速铁路设计面临的重要技术问题。戈壁漫流区段遵循"桥涵设置分散与小集中相结合"的原则,形成了"桥+涵洞+导流堤"的综合排水系统。百里风区采用"导流堤+明洞渡槽+路堑天沟"的综合排水系统,满足长路堑地段的排洪需要。通过对导流堤基础结构形式的优化,减少了基础冲刷深度,提高了防护工程的安全性。     

高速铁路半封闭防风走廊结构动模型试验研究

高速列车在新疆烟墩风区、百里风区、三十里风区及达坂城风区四大风区运行时,大风对列车运行安全及高速运行影响大,故需有效的路基防风工程为列车的运营提供安全保障。通过半封闭防风走廊结构动模型试验,测试动车组单车及交会工况下半封闭防风走廊结构与动车组模型表面空气压力波传播规律、出口压力波变化,并分析列车高速运行时半封闭防风走廊结构的气动力特性。试验结果表明:同一高度的内外侧测点压力变化值近似与动车组运行速度的平方成正比;当动车组在半封闭防风走廊路段中间时,半封闭防风走廊内外侧测点压力的绝对值最大。     

兰新铁路第二双线穿越大风区综合选线研究

大风区段对铁路的建设及运营安全存在着各种危害,高速铁路由于具有速度高、车体轻的特点,其安全受到强风威胁会更大,高速铁路穿越大风区防风设置是世界性难题,目前尚无已成功运营的先例,高速铁路大风区综合选线需综合考虑防风设置、防排水、防沙、接触网防风等因素,科学合理进行方案比选研究。通过分析新疆境内四大风区分布及特点,利用既有兰新铁路设施及防风科研成果,对兰新铁路第二双线在穿越大风区段落综合进行选线设计研究,充分分析路基地段的防风设施设置以及线路平纵断面的防风布置选择,确保高速铁路在大风区安全、快速通过,以确定科学、合理的线路设计方案。     

兰新线百里风区不同型式挡风墙防风效果评估

兰新线百里风区是世界上内陆风速最高、铁路风灾最为严重的地区之一,挡风墙是百里风区的主要防风设施。根据现场实车运行试验、挡风墙空气动力学地面试验、数值计算结果,分析和评估百里风区各种型式的挡风墙以及挡风墙各种过渡段的防风效果,指出既有挡风墙工程的薄弱环节,为今后防风工程补强设计提供依据。     

落石冲击大跨度拱形明洞结构作用机理研究

研究目的:为探明落石冲击作用于拱形明洞结构荷载分布规律,确保明洞结构安全,本文以铁路双线双耳墙式明洞为研究对象,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA,通过改变落石质量、冲击速度和回填土厚度分析落石冲击力和落石冲击所在横、纵断面明洞结构受到的冲击压应力,提出计算落石冲击力、冲击压应力的方法。研究结论:(1)当回填土厚度从1 m增大至4 m时,落石冲击力没有明显变化,而落石冲击作用于明洞结构的最大压应力迅速减小,说明应以落石冲击压应力和回填土自重应力作为明洞结构设计依据;(2)落石冲击压应力随着距落石冲击点水平距离的增大而减小,近似成圆台形分布,其扩散角约为50°;(3)落石冲击力、冲击压应力随落石质量、冲击速度的增大而增大;(4)综合落石质量和冲击速度提出了以冲击能量计算落石冲击力和冲击压应力的方法;(5)本研究成果可为明洞设计提供参考。     

大风区铁路避风增加费研究

我国穿越西北大风地区的铁路项目越来越多,现行的相关标准虽然考虑大风施工降效问题,但费用标准偏低且未涵盖技术规程规定等要求的禁止作业情况所需费用,有必要进一步研究完善风区避风增加费。以百里风区施工图投资检算为研究样本,依据现有规范、规程划分避风停工工程范围,按照统计的避风时间占总施工时间的比例以及避风停工施工降效计算避风增加费用。研究结论:(1)风沙地区施工增加费用问题可按大风施工降效费、大风避风增加费和防风加固费等3个方面考虑,宜区分不同情况分别进行处理;(2)风区避风增加费计算方法可为类似项目的费用计算积累丰富经验,同时可为概(预)算编制办法的修订提供参考依据。     

兰新高速铁路戈壁区路堑段明洞渡槽排水设计研究

以兰新高速铁路新疆境内长段落路堑段综合排水系统中的明洞渡槽为研究对象,结合其大风戈壁漫流区的特点,提出以明洞渡槽为主体的"导流堤+明洞渡槽+路堑天沟"的综合排水系统,其研究成果可为戈壁漫流区路堑地段排水工程服务,并为今后类似的工程修建提供参考依据。     

泉州湾跨海大桥主桥设计方案研究

泉州湾跨海大桥为福厦客专控制性工程,主桥桥跨布置为(70+70+130+400+130+70+70)m,是首次采用箱形叠合梁的铁路斜拉桥。从桥址概况、桥型桥式确定、主桥结构比选、结构静动力分析等方面介绍主桥的设计方案:(1)桥式为双塔双索面叠合梁斜拉桥;(2)索塔造型为"水滴宝石形索塔";(3)约束条件采用半漂浮体系;(4)采用混凝土桥面板+槽形钢梁的叠合梁结构。研究表明:主梁静、动力计算结果满足规范要求,结构受力安全可行,适合跨深水区、大风区桥梁,满足客运专线通行速度为200~420 km/h高速列车的各项要求。     

干旱地区高速铁路路基技术体系研究

研究目的:兰新客专新疆段大部分地段位于戈壁大风风沙区,戈壁土路基填料填筑、戈壁土地基处理、风区路基边坡防护、路基防沙工程、路基防风工程等一系列路基技术问题在高速铁路的建设中无成熟的经验借鉴,本文通过试验研究,旨在解决本线路基建设工程中的难题,为兰新客专的顺利建设提供技术保障。研究结论:(1)通过试验研究,提出了路基填料标准及压实质量的影响因素、戈壁土地基处理的设置原则以及不同路基边坡防护措施适应性及防护效果;(2)分析了戈壁地区铁路沿线的风沙流的主要形式以及戈壁地区铁路沿线风沙流的运动特点,提出了戈壁强风沙地区修建高速铁路的防沙对策措施;(3)提出了路基挡风结构的合理形式、位置、高度、路基挡风结构受力等参数推荐值,同时为列车安全评价、列车与防风结构表面压力波传播等提供了试验参数;(4)该研究成果应用于兰新客专设计及建设中,可为同类工程提供参考或借鉴。     

隧道洞口间明洞连接技术探讨

研究目的:郑西客运专线为350 km/h的客运专线,当列车以高速通过隧道时产生的空气动力学效应对行车、旅客舒适度、列车相关性能和洞口环境的不利影响十分明显。本文通过对郑西客运专线两处隧道间明洞连接工程的技术探讨,研究出一种能确保洞口土体稳定、行车安全、避免空气动力学效应对乘客舒适度的影响的适用于隧道洞口间的结构。研究结论:(1)高速铁路隧道洞口仰坡过高及隧道洞口间距离小于50 m时应接长明洞,桩基明洞是一种适宜的结构形式,已经应用于郑西客运专线三门峡黄土隧道群段,取得了很好的效果;(2)"免拆混凝土纤维板内模接长高速铁路既有线明洞施工"工法,较好地解决了既有高速铁路隧道洞口接长明洞施工,能保证线路运营安全;(3)该研究成果可在运营线路上增建明洞时推广使用。     

沪昆高铁北盘江特大桥导风栏杆防风效果风洞试验研究

为满足列车在25 m/s风速下以设计速度350 km/h安全通过桥梁,以沪昆高铁北盘江特大桥为工程背景,研发一种桥梁防风装置—导风栏杆。每根导风栏杆由挡风面、导风角、通风孔、加强肋、安装孔构成,挡风面近似为一个扇形结构,上部有导风角,挡风面上部均布通风孔。每根导风栏杆以一定的间距排列,通过螺栓与下部预埋组件相连。通过风洞试验和风-车-桥耦合分析对导风栏杆进行防风效果验证。结果表明:导风栏杆的应用解决了列车在大风情况下的全速安全运行问题,同时提高了列车的乘坐舒适性。导风栏杆兼具挡风、导风、栏杆功能于一体,同时发挥了桥梁防风、行人安全防护的功能。大部分风通过带折角的倾斜导风叶片进行转向,减小了风荷载对导风栏杆的受力,同时减小主梁的受力。     

单线铁路轻型明洞标准设计

总结以往明洞设计、试验及运营调查的经验，结合部通用图的编制，从减薄洞顶填土结构形式的确定及计算原则等方面，介绍了轻型拱形明洞的设计。