基于灰色模糊语言的铁路隧道施工风险评估

研究目的:复杂艰险地区的铁路建设,隧道占比较高且超长深埋隧道众多,面临工程地质复杂、地震频繁强烈、自然灾害频发、施工条件艰难等建设难题,塌方、涌水、岩爆等施工安全事故极易发生。为防范隧道施工事故,建立灰色模糊语言理论的隧道施工风险评估模型,为铁路隧道施工风险管控提供科学合理的方法。研究结论:(1)针对铁路隧道施工过程中的风险因素兼具灰色、模糊性与随机性的特点,在区间不确定语言变量理论基础上给出区间灰色模糊不确定语言变量的概念,建立了灰色模糊语言理论的铁路隧道施工风险评估模型;(2)从“安全、质量、工期、环境”4个属性,考虑自然天气、地质条件、设备维护、风险应对措施等11个影响因子,建立了风险分析层次结构;(3)以某复杂铁路隧道工程施工为例,验证模型的可行性和有效性,工程实例表明地质条件、自然天气等因素对施工影响较大;(4)本文建立的模型能够更全面、更真实地利用专家意见对铁路隧道施工风险因素进行评估,可为复杂铁路隧道风险管控提供科学合理的依据。     

高速铁路无砟轨道软土地基沉降区深部转移的不平顺控制理论及应用

提出将软土地基沉降区向深部转移以控制轨道不平顺的思想,结合产生沉降的某高速铁路路基地质条件建立地基沉降传递模型,阐释了沉降区转移到深部以后,利用沉降变形向上传递过程中波长增加、幅值随之衰减以控制轨道不平顺的基本原理;研究刚性桩加固地基中下卧层沉降变形对轨道不平顺及刚性桩加固区稳定性的影响规律,验证基本原理的可用性和刚性桩加固技术实现沉降区深部转移的可行性;应用沉降区转移控制轨道不平顺理论分析判断现场地基沉降区位置,与实测结果一致,验证了本文理论的实用性。     

我国轨道维修管理信息系统的发展方向

通过对国内外轨道维修管理信息系统现状的分析 ,指出国内轨道维修管理信息系统存在的差距 ,阐述了建立国内维修信息系统应以构建数据库为基础 ,以完善轨道状态评价方法为前提 ,以提出准确可靠的预测和决策模型为方向 ,实现用轨道维修信息系统指导维修。     

桩筏复合地基负摩阻段分析及桩土应力比计算

通过对桩筏复合地基桩顶负摩阻段桩-土相互作用分析,得到桩顶负摩阻段桩间土中附加应力计算方法。在此基础上,利用弹簧组模型对桩筏复合地基桩-土-垫层相互作用进行分析,得出桩顶处桩和桩间土竖向有效应力及桩顶刺入变形计算方法。分析垫层对应力调节、沉降控制的影响。结果表明:在桩与桩间土间摩擦力作用下,桩间土竖向有效应力随深度增加衰减,并在某一深度衰减到较小水平,可不考虑该位置以下桩土相互作用对桩顶处桩土应力比的影响。垫层模量对桩顶处桩、土应力调节起重要作用,并对桩顶上刺量影响显著。垫层模量越小刺入量越大,且随模量减小刺入量增长速度加快。     

高速铁路路基工后沉降变形源、变形传递与轨道不平顺控制方法

通过地层及地基土承受荷载的特征分析,指出地基主要受力区内的软黏土层以及厚度较大的较软黏性土层是路基工后沉降的变形源。构建地基-路基-轨道相互联系的整体系统,进行工后沉降变形源-变形传递全过程分析,通过地基深部不均匀变形向轨面的传递过程分析,得到天然地基和刚性桩复合地基深部不均匀沉降变形向轨面的传递规律。分析显示天然地基深部变形向轨面传递经历了快速跟随变形、过渡变形及跟随沉降的过程,刚性桩复合地基深部不均匀变形向轨面传递时,会受到加固区对下卧层的应力扩散效应和桩的遮帘效应影响。在深部沉降变形向轨面传递过程分析的基础上,利用刚性桩复合地基在承受上部荷载时桩群"跨越"加固区把荷载向下卧层"转移"的作用机理,提出轨道不平顺控制方法。     

面向GIS应用的铁路工程三维信息模型数据交换方法

为实现铁路三维信息模型在不同平台之间的互操作和信息共享,提出了一种基于多元信息分离和独立存储、支持简化层次细节和场景构建的模型数据交换方法RIMTrans.首先,从RIM各单元要素中提取描述几何特征的参数,通过快速网格化等算法将其转换为GIS需要的Mesh数据;其次,建立IFC与RIM语义之间的映射关系,保证了数据交换过程中语义信息的完整性;第三,引用IFC规定的属性定义和描述方式作为标准交换格式,实现属性信息的传递;最后,以语义为主导,从几何、属性、语义3个方面对RIM进行了多层次细节简化.通过选择某铁路工程设计工点案例区域,采用RIMTrans方法开展了设计阶段信息模型的格式转换实验,结果表明,本文提出的数据交换方法灵活可控,三维模型中附带的铁路工程语义信息完整性可达85%,与传统作业方式相比,RIM信息模型的转换时间耗用降低70%,集成到三维GIS场景中的准确度达100%.      

高速铁路钢轨波磨对弹条疲劳寿命的影响

为研究高速铁路钢轨波磨对扣件弹条寿命的影响,建立了车辆-轨道耦合动力学模型、扣件弹条瞬态有限元模型、扣件弹条疲劳寿命预测模型,仿真计算了列车高速通过波磨波长60～160 mm、波深20～160μm的钢轨波磨区段时扣件弹条的动态响应及疲劳寿命。结果表明：列车通过波磨钢轨时,钢轨对扣件的作用力及钢轨垂向位移变化曲线均发生明显的高频波动,其波动频率与钢轨波磨引起的激励频率一致,导致弹条动应力大幅增加;当波磨波深相同、波长在80 mm和130 mm时,波磨通过频率与扣件弹条固有频率接近,从而产生共振,导致扣件弹条动应力明显增大而疲劳寿命明显降低;同一波长下,随着波磨波深增加,扣件弹条动态响应加剧,疲劳寿命大幅降低。     

双孔预应力非对称无砟轨道板设计与分析

针对我国高速铁路桥上采用的板式无砟轨道普遍存在线间排水困难和板底易出现横向裂缝问题,提出一种新型双孔型板式无砟轨道,采用有限元软件ANSYS建立三维空间模型,分析在2种不同工况下新型轨道板的应力、变形和承载力性能,并在组合外力矩作用下进行预应力非对称配筋设计.研究结果表明,新型双孔型板式无砟轨道可以有效解决线间排水困难问题,与普通无砟板式轨道相比,新型轨道板具有更好的稳定性;在竖向荷载作用下,双孔型轨道板的最大应力、位移和裂缝宽度均满足设计要求;在配筋总量相对较少的情况下,轨道板的非对称预应力筋设计可以有效减小板底裂缝最大宽度,板底抗裂程度相对于普通轨道板增大33.3%,增强了轨道板的耐久性,且经济性能良好.     

直线段货车脱轨原因的仿真研究

采用50个自由度的货车-轨道非线性耦合动力学模型,仿真计算了计入轨道弹性的典型空货车非线性蛇行运动规律,指出非线性蛇行运动存在着临界速度和转变速度,分别对应着蛇行运动的不同状态.研究了摇枕与侧架抗菱刚度、一系纵向刚度对非线性蛇行转变速度的影响.研究了不平顺对直线段货车脱轨稳定性的影响,结果表明波长6～8 m的方向不平顺和波长4～6 m的高低不平顺引起较大的脱轨系数和减载率,使脱轨危险性增大.计算和测试结果在规律上具有很好的一致性,从车辆结构和轨道状态两个方面解释了直线段货车脱轨的原因.