重力式挡土墙可靠度设计方法研究

研究目的：为《铁路路基支挡结构设计规范》按可靠度方法进行修订编制提供依据。 研究方法：采用理论研究、试验分析、计算统计以及校核分析相结合的方法。 研究结果：建立了重力式挡土墙基于可靠度理论的设计表达式；计算并统计了按现行规范设计的挡土墙可靠指标；推荐了目标可靠指标建议值、荷载分项系数和抗力分项系数参考值；提出了重力式挡土墙可靠度理论的设计原则和计算方法。 研究结论：选取的目标可靠指标能满足工程安全要求；按本课题提出的设计方法设计出的挡墙尺寸，与传统方式的计算结果接近；荷载分项系数的取值与美国规范相近。课题研究所提出的重力式挡墙设计公式、目标可靠指标及分项系数建议值，可作为《铁路路基支挡结构设计规范》修订的参考。     

高架车站大悬臂预应力盖梁设计探讨

以城轨某独柱高架车站大悬臂盖梁设计为例,比较铁路桥涵、建筑两类规范的混凝土结构设计理论,在同一预应力盖梁的构件设计中,分别采用容许应力法和极限状态法进行强度检算,得到极限状态法强度安全储备系数较高且经济性好,而容许应力法相对保守;以现行规范推荐的容许应力法进行盖梁预应力设计,在同种荷载条件和施工加载方案下,采用两种钢束线形布置方式,通过二者应力指标的比较,得到将下排钢束靠近盖梁下缘布置,可降低施工阶段拉应力并获得较高强度安全系数,最后提出高架车站大悬臂盖梁设计中,预应力束形调整的相关因素。     

铁路钢板梁的可靠度研究

本文根据统计资料，推导了计算铁路钢板梁可靠度的公式，编制了程序，计算了１２根现行铁路钢板梁，（包括板梁桥主梁，单线、双线桥的纵、横梁）在实际荷载以及按新、老规范满载等工况下的可靠度，由可靠度确定了新规范钢板梁的抗力分项系数。     

铁路桥梁钢筋混凝土构件抗弯设计

对我国铁路桥涵设计规范TB10002.3—2005,美国铁路工程协会标准AREMA和欧洲桥梁设计规范EN1992—2:2005中,铁路桥梁钢筋混凝土构件受弯的承载力计算方法进行了比较。分析表明,美国AREMA的使用荷载设计法,与我国铁路规范的容许应力法概念上是相同的,但规定的容许应力小于我国规范。AREMA荷载系数设计法与欧洲规范的设计表达式相近,不同点是荷载系数设计法采用统一的强度折减系数,而欧洲规范分别采用混凝土和钢筋的强度设计值。美国规范使用荷载法较荷载系数法保守。     

铁路路基浅埋式桩板结构极限状态法荷载组合与配筋设计研究

我国铁路工程设计正从容许应力法向极限状态法转轨,2019年实施的《铁路路基设计规范(极限状态法)》缺少桩板结构极限状态法设计的荷载组合和配筋相关规定。桩板结构作为应用广泛的地基处理方式,有必要研究其极限状态法设计方法,为铁路路基设计全面转轨提供基础。通过系统研究浅埋式桩板结构极限状态法与容许应力法的荷载组合与配筋设计理论,采用有限元方法对瑞九铁路典型浅埋式桩板结构的荷载组合与配筋进行计算分析对比,主要结论为：(1)浅埋式桩板结构采用铁路桥涵极限状态法与铁路桥涵容许应力法荷载组合存在较好对应关系,设计方法转轨衔接流畅;(2)铁路桥涵极限状态法计算正截面承载力控制的板配筋量比铁路桥涵容许应力法计算配筋量多出约23%,安全余度存在较大差别;(3)浅埋式桩板结构采用建筑极限状态法设计存在组合值系数不明确、板抗剪安全余度低和裂缝控制配筋量低的问题,可靠度存疑,不建议采用。     

铁路隧道概率极限状态设计分项系数标定与讨论

目前，我国结构设计规范中广泛采用以荷载和抗力分项系数代表概率可靠性的概率极限状态设计方法。然而，在Eurocode 7等岩土工程结构的设计规范及相关研究中，对荷载与抗力分项系数方法，即以一组固定分项系数来保证不同工况下工程结构可靠性提出质疑。基于多年来我国铁路隧道衬砌结构概率极限状态设计的研究成果与应用情况，进一步细化不同围岩分级、埋深和衬砌类型的分项系数标定，共标定28种工况下衬砌结构设计的分项系数；分别采用本文、《铁路隧道极限状态法设计暂行规范》和《铁路隧道设计规范》的衬砌结构可靠性与安全性评价指标，对京张高铁八达岭隧道8种工况下设计方案的安全性与可靠性进行对比分析，不同工况下的隧道衬砌结构设计可靠指标与安全系数差异较大，说明荷载与抗力分项系数方法在铁路隧道衬砌可靠性设计中的稳健性较差。建议在隧道设计规范层面应逐步开展基于概率可靠性地勘和计算两阶段的研究，并提出铁路隧道设计方法转轨的部分建议。     

客运专线桩板结构设计方法的探讨

研究目的：本文通过对比新型地基加固措施桩板结构在设计中可采用的容许应力法和极限状态法，分析两种设计方法的特点、优势及目前发展现状，并根据实例进行计算和定量分析，以得到一些有用的结论，供设计者参考。 研究结论：容许应力法不分构件种类和使用情况，对不同的荷载形式均根据容许强度取统一的安全系数K，使得结构设计偏于安全，较为保守；概率极限状态法以概率统计为根据，具有客观性、合理性，优于带有主观性和经验性的容许应力法。但由于铁路列车荷载的特殊性，其可靠度理论还不够成熟。就目前而言，桩板结构设计时宜采用容许应力法。概率极限状态法可望在不久的将来取代容许应力法。     

基于逆可靠度理论的连续刚构桥稳定性分析

针对试错法求解逆可靠度问题效率较低的缺点,提出基于抛物线法解方程的逆可靠度问题求解算法,结合所提算法对某连续刚构桥最大悬臂状态稳定性进行评估,求得的稳定安全系数既考虑了参数不确定性,又满足预先给定的目标可靠指标,并分析参数不确定性对稳定安全系数的影响。计算结果表明,所提算法具有较高的效率和精度;参数不确定性对稳定安全系数有较大影响,忽略参数不确定性将会过高估计稳定安全系数。     

铁路钢板梁的承载力极限状态分析及抗力分项系数的确定

在研究无纵向加劲钢板梁极限承载力的基础上，本文研究纵向加劲铁路钢板梁在纯剪、纯剪和弯剪复合作用下的极限承载力，给出了计算公式。在计算可靠度指标的基础上，确定了抗力分项系数。按老规范的允许应力法和本文的极太态法分别对比设计了６片不同的钢板梁。结果表明，极限状态法设计的梁比允许应力法经济、合理可靠，本文成果已纳入新规范。     

国内外钢筋混凝土铁路桥梁设计方法比较分析

在介绍了工程结构设计方法的演变历史之后,对我国铁路桥涵设计规范TB 10002.3—2005,美国铁路工程协会标准AREMA和欧洲桥梁设计规范EN 1992-2:2005中,钢筋混凝土铁路桥的设计方法和荷载组合进行了比较。分析表明,各规范考虑的主要设计荷载相同,但采用的荷载组合方法有所不同。我国铁路桥梁设计规范采用的是容许应力法;美国铁路工程协会标准采用两种方法,其中的使用荷载法与我国规范的容许应力法概念上相同;欧洲规范采用以概率论为基础的极限状态设计法,该方法能更合理地反映结构和构件的安全水平。各规范对裂缝和变形的控制和计算方法不同,我国铁路规范TB10002.3—2005裂缝和变形计算均采用荷载的标准值,美国铁路规范AREMA通过限制纵筋应力实现裂缝控制,不具体计算裂缝的宽度,变形计算采用未乘系数的荷载,欧洲规范EN 1991-1-1:2004裂缝和变形计算采用荷载的准永久组合。     

铁路桥梁钢筋混凝土构件抗弯可靠度研究

研究钢筋混凝土铁路桥梁受弯构件可靠指标,讨论可靠指标随配筋率以及恒荷载与活荷载标准值比值的变化;确定受弯构件可靠指标的范围。基于现行铁路混凝土桥梁规范的容许应力法,得到钢筋混凝土桥梁受弯构件抗力的统计参数,计算表明钢筋混凝土铁路桥梁的可靠指标为5.8～6.5。     

铁路桥梁浅基础设计变量的不确定性分析

设计变量不确定性的计算分析是可靠性理论修订规范的基础工作。本文对铁路桥梁浅基础可靠度设计中各种变量的不确定性 进行了分析计算，推导了其作用荷载和地基土抗力的变异系数的计算表达式，可供可靠度理论规范改革时参考和作用。     

城轨桥上无缝线路对桥墩的强度安全储备量分析

根据梁、轨相互作用原理(桥上无缝线路的纵向力通过桥跨结构传递到桥梁的墩台上,)检算桥墩的强度,进行安全储备量分析,进而优化新建桥上无缝线路设计,使设计既安全又经济。     

铁路桥梁正常使用极限状态可靠度校准研究

分别以现行容许应力法规范、试行极限状态法规范和欧洲规范为依据,对某铁路工程预制后张法简支T梁的正截面抗裂性和桥梁刚度进行验算,从而对3种规范在正常使用极限状态下的可靠度进行比较,得出3种情况下的安全储备大小顺序:欧洲规范现行容许应力法规范试行极限状态法规范,并对试行极限状态法规范提出建议。     

无砟轨道桩板结构路基设计计算

鉴于无砟轨道桩板结构路基没有相应的设计规范,在分析其结构特点和使用要求的基础上,借鉴相关行业标准和研究成果,将荷载分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载,提出按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载效应组合,取各自的最不利组合以分项系数形式的表达式进行桩板结构路基设计计算。对荷载分项系数、组合值系数、准永久值系数以及结构抗力设计值和正常使用规定限值提出建议值。建议:承载板长度宜取20~50 m、厚度宜取0.5~0.8 m,并按一定原则设置;桩间距纵向宜取5~10 m,横向宜与线间距相对应;设置过渡段以满足过渡衔接处差异沉降和竖向转角要求。     

极限状态法与容许应力法铁路大跨连续梁设计对比分析

铁路桥涵设计规范的基本理论正在从容许应力法向极限状态法转轨,通过对主跨100 m连续梁采用极限状态法和容许应力法进行正截面抗弯强度、正截面抗裂性和斜截面抗裂性等结构控制因素的对比分析,校核铁路桥涵极限状态法设计规范的适用性,并对铁路桥涵极限状态法设计规范的部分内容提出修改建议。对比结果表明:两种方法的安全储备基本接近,采用容许应力法进行设计更为保守。研究结果对铁路规范的转轨工作具有一定的参考作用。     

铁路路基本体结构极限状态设计方法研究

极限状态设计方法是工程结构设计方法发展的必然趋势,它基于概率统计论以可靠指标β和失效概率Ff,考虑计算参数的均值同时也考虑了各参数的概率分布特征,不同于以往以容许应力为基础的安全系数设计方法。针对铁路路基本体的结构特点,从概率统计的原理出发,对铁路路基极限状态设计方法进行综合性分析研究,提出以基床表层变形控制的铁路路基基床极限状态设计方法和以瑞典条分法为功能函数铁路路基边坡极限状态设计方法,并利用分离函数建立铁路路基边坡实用设计表达式。     

跨座式单轨关节型道岔静载试验研究

对某厂跨座式单轨关节型五开道岔梁系统进行静载试验,测试道岔梁在弯曲与扭转工况下的应力与挠度大小,结合理论计算对数据进行了分析。根据相关数学公式对采集到的数据进行处理,获得单轨车辆运行时道岔梁的应力及变形。静载试验与理论计算表明,道岔梁系统强度、刚度和工作性能符合设计、使用要求以及相关标准规范要求。     

BIM技术在轨道梁线形控制领域的应用研究

为提高跨坐式单轨轨道梁的线形控制精度,在总结跨坐式单轨交通技术特点的基础上,结合轨道梁的区间设计资料建立动态数据库,对区间轨道梁的线形控制技术进行深入研究,提出集轨道梁工法计算、可视化查看、模拟架设为一体的BIM解决方案。并基于MicroStation平台,编制跨坐式轨道交通PC轨道梁三维工法设计软件,初步实现了轨道梁从设计到施工的一体化流程,使轨道梁线形控制精度达到毫米级。