沪宁城际铁路沉降监控方法与施工安全技术研究

针对沪宁城际铁路超短工期内沉降控制问题,采用三种沉降监测方法揭示路基沉降变形规律,并提出了复合模量法(加固区)结合e-lgp曲线(下卧层)的沉降估算方法。对于紧临既有线的新线施工"双向"影响安全控制技术,形成了以设置应力释放孔、静压施工与跳打施工为核心的紧临既有线预应力管桩施工工法,解决了新线施工对既有线的振动及挤压问题。同时,建立了基于风险分析的施工天窗优化模型和施工组织优化方法,并基于既有线路基静动力测试,提出了紧临既有线路基安全监控方法,形成了保证既有线安全运营以及应急抢修成套技术。     

长大连续坡道刚构桥上无缝线路力学特性研究

为了研究长大连续坡道上无缝线路的力学特性,以贵阳城市轨道交通1号线为例,建立包括钢轨-桥梁-桥墩的一体化计算模型,分析不同坡度、列车制动荷载和扣件间距条件下轨道结构力学特性的变化规律。计算分析结果表明:坡度和列车制动荷载的增大对钢轨的纵向受力、变形以及桥墩受力均不利,设计时应该合理控制线路的坡度;对于高架结构,随着扣件间距减小,梁轨相互作用增强,贵阳地铁1号线高架结构扣件间距建议值为0.625 m。     

黄土地区铁路近接路基变形分析及监测研究

黄土地区近接路基段由于施工难度大，牵制条件多，且新建线建设对既有线会产生附加影响，成为铁路建设工程中的控制性工程。以实际工程为背景，结合静动荷载力学模型，基于各阶段监测数据，研究近接路基变形规律。结果表明，既有线填筑阶段，沉降值随时间的增长逐渐增大，前期增长速率快，后期增长速率低，采用修正的Burgers模型可高度拟合；既有线运营阶段，沉降随运营时间的增加而增加，运营约2.5年时基本稳定，采用循环荷载下力学模型可高度拟合；新建线旋喷桩复合地基施工阶段，隆起量随各排高压旋喷桩施工均呈现先增加后波动性减小的现象，且当旋喷桩施工至距离顶面1/3～2/3位置时，对既有线影响最大；随着垫层及路堤本体填筑高度的增加，附加沉降值均随填筑高度增加和距离帮宽侧路肩长度减小呈现非线性增加。     

循环荷载下粉土路基土的变形性状研究

为探讨铁路既有线粉土路基的工作性状及病害机理,通过室内动三轴试验,研究不同密实度、不同含水率粉土路基土在不同动应力水平下的循环累积塑性变形规律。结果表明:循环荷载下粉土路基土的累积塑性变形随动应力的增加而增大,随试样含水率的降低而降低,随压实系数的增大而减小,且动应力水平越高、含水率越大、压实系数越小,变化趋势越明显;在既有线路基动应力水平范围内及路基土处于饱和含水率状态下,可用粉土路基土的压实系数0.93作为路基土破坏形态的分界点;粉土路基土的临界动应力约为静强度的50%。基于试验结果,以Monismith指数模型为基础,引入路基动应力与静极限抗剪强度的应力比系数,建立了能同时考虑动应力和土体物理状态条件的路基土循环累积塑性变形预测模型。模型计算值与试验值吻合较好,说明该模型能较好地预测粉土路基土的循环累积塑性变形。     

沪宁城际铁路振动对周围环境及邻近铁路地基沉降的影响研究

本文对沪宁城际高速铁路列车运行引起的周围环境振动特性和振动传播规律,以及振动对京沪铁路地基沉降的影响进行研究。通过建立数值模型,分析桩网结构地基加固方式和土质条件对振动的影响,并对振动引起的京沪铁路地基土体累积变形进行了预测。结果表明:采用桩网结构进行地基加固后,地面振动减弱,且距离地基加固区越近,减振效果越明显,距线路中心线10m处地面振动加速度峰值下降约33.8%;土质条件对振动传播有较明显的影响,软土条件下,振动衰减较快,近场地面处的振动较大,应重点关注振动对行车安全的影响;较硬土质条件下,振动衰减较慢,应重点关注振动对周围环境的影响;当地基表层和底层土体硬度较大,且中间夹有软土层时,振动衰减速度缓慢,应注意振动的影响范围。两线路基坡脚间距为20m时,在沪宁城际铁路当前轨道平顺性和平顺性恶化条件下,列车运行导致京沪铁路地基土体累积变形量分别增加3.44%和7.07%;坡脚间距为5m时,列车运行导致京沪铁路地基土体累积变形量增加18.36%,这反映出轨道平顺性和线间距(沪宁城际与京沪铁路间距离)对列车荷载循环作用下的地基土体累积变形影响较小。     

上海轨道交通11号线花桥段基础沉降对轨道结构影响研究

基于上海市轨道交通11号线花桥段不同结构形式的高架桥梁,分析桥墩沉降与轨道结构内力及轨道线路变化相互映射关系。运用数值模拟软件ABAQUS,针对不同结构形式的高架桥梁建立相应的轨道-桥梁耦合模型,将施工期结束后桥墩的竖直沉降作为外部边界条件施加到轨道-桥梁耦合模型上,分析轨道结构内力及轨道线路变化情况。模型主要模拟静力状态下高架桥梁整体结构的沉降对轨道结构的影响,即桥梁在重力作用下的沉降对轨道结构的影响。监测结果和数值计算结果表明,上海轨道交通11号线花桥段基础沉降对轨道结构的影响均满足设计规范限值要求,在此轨道结构下行车是安全的。     

济南轨道交通1号线和2号线下穿高铁工程对邻近桥梁变形和振动的影响

为探究盾构施工过程中高铁桥墩的变形特征,以济南轨道交通1号线和2号线4条隧道下穿京沪高铁同一跨桥梁工程为例,开展了现场墩顶位移监测试验,并对2号线地铁隧道盾构掘进施工过程中邻近高铁墩顶的位移数据进行了分析。通过有限元法研究了隔离桩、隧道位置和地铁列车运行等不同工况下,下穿邻近高铁桥梁承台的竖向振动位移、振动加速度及其最大值的分布规律。研究结果表明：隔离桩的施工满足相关规范对盾构隧道施工期高铁桥墩位移的要求;1号线和2号线左线列车运行引起的高铁承台竖向振动位移均较大,建议对其采取轨道减振措施;隧道距离隔离桩顶部或底部越近,隧道引起的高铁承台振动位移越大。     

紧邻既有线铁路施工天窗优化配置方法

针对紧邻既有线施工维修天窗优化配置关键问题,系统地分析新线施工与既有线运输间相互影响和制约的因素和潜在风险,综合考虑抢修封锁施工对新线施工作业进展影响、对封锁施工成本和效率的影响以及对既有线列车运行的影响3个关键要素,建立紧邻既有线铁路施工天窗最优化配置模型。并利用建立的优化模型算法,考虑未来可能发生垮坡事故的各种状态,结合沪宁城际铁路Ⅲ标建设管理实践经验,以既有丹阳站与沪宁城际车站并行施工区段为典型案例,进行模拟实验分析对比,验证该优化模型的可行性。     

城市轨道交通列车运行噪声估算方法探讨

列车运行噪声是高架线路声屏障、地下线路活塞风井消声器的设计输入条件。通过列车运行噪声影响因素分析,建立了列车运行噪声估算的简化模型,推导了城市轨道交通列车在不同运行条件、不同运行速度时的运行噪声估算方法。     

砾类土在循环荷载作用下的变形影响因素试验研究

砾类土是新疆铁路和公路常用的路基填料,为了控制和减小砾类土路基的沉降,首先需要明确各因素对该类路基在循环荷载作用下的变形影响规律。通过动三轴试验研究围压、初始静偏应力、循环荷载作用频率、循环荷载大小和固结比对砾类土累计塑性变形的影响规律,得出其累计塑性应变随着初始静偏应力、循环荷载大小的增加而增大,随着围压、荷载作用频率和固结比增加而减小。同时计算各影响因素对累计塑形应变的极差,得出影响因素对累计塑形应变影响的大小。在路基施工时,可以通过提高路基的围压,同时使路基充分固结来减小路基的营运沉降。提出一种针对砾类土应变较小时的塑性累计变形模型,并验证模型的正确性,可为新疆砾类土路基的设计和施工提供参考。     

新建线施工时邻近高铁路基变形规律研究

为了有效控制新建线施工对既有线造成的影响,基于某实际工程,通过布辛奈斯克(Boussinesq)理论计算及ABAQUS有限元数值分析方法,对比分析正常土填筑与轻质土填筑、放坡与设置挡墙时既有高铁路基变形规律,并采用实际监测数据进行验证.研究表明,新建线路基填筑时,采用轻质土可以显著降低既有线路基的竖向变形,设置挡墙可以...     

高速铁路无砟轨道桥梁基础变形对行车的影响

研究目的:针对高速铁路无砟轨道桥梁基础(桥墩)变形引起桥上轨道附加不平顺,进而对列车运行产生影响的问题,本文以单元板式无砟轨道系统为对象,分别建立轨道-桥梁上部结构-支座-桥墩数值仿真子模型,以及车辆-轨道耦合动力作用子模型,计算并分析桥墩不同变形模式和量值对高速铁路行车的影响。研究结论:(1)桥墩变形对行车的影响与列车速度有关,列车速度越高,其影响越大;(2)桥墩横向变形对行车的影响大于桥墩沉降所产生的影响,桥墩同时发生沉降和横向变形情况下,行车安全性主要受横向变形的影响;(3)桥梁跨径减小,各行车评价指标增大,尤其当桥墩横向变形大于10 mm的情况下;(4)对于32 m标准跨径桥梁,桥墩沉降不超过20 mm,行车安全性和舒适性指标均未超过限值,但是当桥墩横向变形达到15 mm时,列车高速运行下行车安全性指标已超过限值;(5)该研究结论对高速铁路桥梁基础变形的管理与控制具有一定的指导意义。     

某高铁无砟轨道路基帮宽设计方案数值研究

在某高铁无砟轨道路基帮宽设计方案优化中,利用ABAQUS有限元软件对既有线地基沉降变形机理进行了研究,结果表明:大规模并站路基填筑下,不利断面往往出现在两坡脚搭接处;相较于正常填土,靠近既有线侧部分采用轻质泡沫混凝土,可减小既有线路基沉降变形30%~50%;隔离桩方案可减小既有线沉降的1/3左右,随着两线坡脚的靠近,其对既有线沉降控制能力逐渐减弱。     

改建铁路白阿线扩能改造工程线路方案研究

针对既有白阿铁路的现状及存在的问题,重点研究不同速度目标值下线路的扩能方案。结合既有路基工程地质条件、既有路基病害整治及加固处理措施,比较分析既有线抬高路基与挖除换填方案。根据路网规划、项目的功能定位、既有线现状及工程情况,确定白阿铁路扩能改造工程线路方案采用160 km/h速度目标值增建第二线方案,既有线路基病害段落采取抬高路基措施。     

高架桥支座安装双端质量减振元件的轨道减振性能分析

为了控制由高架轨道交通系统与环境的振动传递而引起的振动污染,提出将双端质量这一新型减振元件引入到高架轨道桥墩支座减振控制中。在建立了基于双端质量的高架桥墩力学模型的基础上,以最小化振动传递为目标进行仿真计算,对不同参数条件下支座结构的振动传递控制性能进行分析,得出最优参数条件下对应的桥墩的最优振动传递控制性能。计算结果表明:通过引入双端质量的惯性质量力,可以有效减缓轨道与桥墩之间的振动传递,在高架轨道系统中可以有效提升支座的减振性能,为城市高架轨道交通系统的设计提供了新的思路。     

跨坐式单轨高架车站抗震分析研究

为研究分析跨座式单轨高架车站的抗震设计,基于跨座式单轨交通的特点,以柳州轨道交通为工程背景,在满足使用功能、规范要求下,分析了单轨高架车站墩柱抗震结果,为单轨高架车站设计提供建议。通过分析得出结论:(1)在多遇地震作用下,桥墩及基础均处于弹性状态,满足规范要求;(2)在设计地震、罕遇地震下支座抗剪满足要求,设计地震下桥墩变形满足要求;(3)在罕遇地震作用下,桥墩均未进入弹塑性状态,各桥墩控制点延性比均小于允许值4.8,满足延性设计要求。     

高架车站大悬臂独柱桥墩桥梁结构设计

介绍轨道交通高架车站“建—桥合一”型结构的形式特点和设计原则,着重分析上海市轨道交通11号线白银路站大悬臂独柱桥墩桥梁结构的设计、计算方法和内力变形控制。     

高速铁路桥上道岔群无缝线路力学特性研究

基于梁轨相互作用原理,建立桥上无缝道岔线桥墩一体化模型,对典型高架站咽喉区单渡线道岔梁+简支梁+单开道岔梁上无缝道岔的轨道受力和变形特性进行分析;对不同小阻力铺设方案、道岔梁间插入简支梁方案的轨道受力和变形特性规律进行研究.研究结果表明:钢轨伸缩附加力、钢轨制动附加力最大值出现在单渡线道岔梁梁缝处,钢轨强度、钢轨纵向位...     

高铁复合结构路基荷载传递及沉降数值模拟

研究目的:高速列车运营荷载作用将导致复合结构路基产生沉降。由于高铁对路基沉降要求高,复合结构路基的荷载传递和沉降变形规律值得工程界关注。为研究高铁复合结构路基荷载传递以及沉降变形规律的影响因素,本文建立高速铁路复合结构软土路基三维有限元分析模型,将高速铁路列车运行荷载简化为均布荷载作用于轨道板以下的路堤顶面,分析桩长、桩间土模量和下卧层模量对桩身轴力分布、桩土应力比以及路基沉降的影响规律。研究结论:(1)桩身轴力随桩长增加而增大,路基沉降则明显减小;在不同桩长下,桩土应力比沿桩身距离路基中心水平方向位置的变化均表现为先增大再减小的趋势,10 m、12.5 m、15 m和20 m桩长下桩土应力比稳定值分别为6.8、10、13和17;(2)桩身轴力随桩间土模量增大而减小;在不同桩间土模量下,桩土应力比随桩身距路基中心水平位置的偏移先稳定后增大再减小,10 MPa、30 MPa和50 MPa桩间土模量下桩土应力比分别为30、12和7;(3)下卧层模量增大使桩端摩阻力增大,桩身中性点位置向下偏移;桩土应力比随水平位置偏移的变化规律同样是先增大后减小,下卧层模量增大能使桩的沉降明显减小,但对路基总沉降影响不大;(4)该研究结论可为高铁复合结构路基及类似工程设计和施工提供理论参考。     

高速铁路建设对紧临既有线路基服役状态影响的动力测试分析与对策

新建高速铁路施工开挖使紧临既有线路基边坡一侧临空,列车动载作用下动态变形或累积变形过量将影响路基的正常服役,甚至导致路基失稳。本文依托紧临京沪既有线的沪宁城际高铁建设工程,开展确保既有线安全运营的路基动力响应测试,试验获取既有路基施工三阶段(路基开挖、成桩、路基填筑)振动位移、频率、加速度等参量。测试表明:路基开挖阶段振动响应峰值最大,为既有线路基最危险阶段;各动力响应参量中振动加速度、振动位移在反映路基动力性能、指标控制标准建立具有优势,可作为路基动力稳定性监控的控制指标;路基状态动力测试为开挖边坡防护与施工天窗合理开设时机提供数据支持。