铁路路基BIM设计系统研究

当前BIM技术在铁路路基工程设计阶段的应用主要是通过商业软件实现三维模型的创建。市场上的BIM软件仅提供基础的设计平台,无法满足专业设计要求。因此,需要明确铁路路基BIM设计的应用需求和价值点,选择合适的软件平台开展铁路路基BIM设计系统研发。本文结合BIM技术与铁路路基工程结构特点,以数据为基础,研发了铁路路基BIM设计系统,主要取得以下研究成果:(1)根据线路、桥梁、隧道等相关专业数据与路基设计数据,实现了路基构件库的创建、BIM模型的参数化创建以及二维图纸和工程数量等成果输出;(2)解决了相关专业的设计变更导致路基模型重复创建的问题,有效提高了设计效率和精度;(3)初步实现了铁路路基工程BIM正向设计,为BIM技术后续更深层次的应用打下良好基础。

微型桩组合抗滑结构受力机制的现场试验研究

针对有顶板连接的"八"字形微型桩组合结构,依托广大(广通至大理)线扩能改造工程,现场监测微型桩工作状态下轴力变化,对微型桩组合支护体系应用于分级开挖边坡加固的受力机制进行研究分析。结果表明:在滑坡推力作用下,各排桩桩身轴向力的分布形式不尽相同,沿推力方向依次呈现出反"S"型、"双弓"型和"S"型的分布规律;各排桩峰值轴力均为拉力,比例关系为:靠山侧桩:中间桩:靠路侧桩=2.5:4.1:3.2,其中靠山侧桩最大轴力出现在桩体下部,中间桩出现在中上部,靠路侧桩最大轴力出现在桩体上部;顶部承台对有斜桩的微型桩群的制约协调作用比一般的竖直桩群显著,水平荷载作用下的桩群易发生较大的挠曲变形,在群桩效应、坡体滑裂面等的综合影响下,引发桩体拉-压等受力形式的转变;组合结构的受力机制表现为先承受滑坡主推力的前两排桩受拉,第3排桩底部嵌固段受压,且随着持续推力作用受压区存在向上发展趋势;各单桩桩身轴力以拉力为主,有利于内部钢筋受拉优势的发挥。

成型工艺对再生骨料透水混凝土性能的影响研究

以再生骨料配制的透水混凝土为研究对象,采用不同的成型方法和施工参数,研究保证再生骨料配制透水混凝土透水性和强度的最佳施工方式和成型参数。结果表明插捣成型法可以使再生骨料透水混凝土获得较高的强度和透水性能。采用压力成型方式时也可获得较好效果,随着成型压力的增加,抗压强度先增加后减小,而透水性能不断减小,本试验中最佳成型压力约为1MPa。采用振动成型方法时,随着振动时间的增加,抗压强度不断增大,但其透水性能不断降低,本试验中最佳振动时间为8s。

玄武岩纤维复合材料土层锚杆抗拔性能现场试验研究

玄武岩纤维复合材料(BFRP)锚杆与传统钢锚杆相比具有比强度高、耐腐蚀性强、与围岩协调变形性好等优点,是一种新型高性能纤维锚杆,在边坡加固领域的应用才刚刚起步。通过BFRP锚杆加固黄土边坡的现场拉拔试验,较系统地研究了BFRP锚固体系在不同锚杆直径、锚固长度下的工作性能,并通过现场开挖式剖析,分析了BFRP锚固体系的破坏模式。试验结果表明,破坏模式受控于锚固系统诸界面的相对强度,φ12mm和φ16mm锚杆体系为锚杆与灌浆体界面(第1界面)剪切破坏,φ25 mm锚杆体系为灌浆体与土层界面(第2界面)滑移破坏;一定锚固条件下,增大锚杆直径可显著提高锚固体系的极限抗拔力;随着锚固长度的增加,极限抗拔力并非始终线性增大,而是增幅逐渐减弱,存在临界锚固长度;第1界面和第2界面平均黏结强度均随锚固长度的增大而减小,并给出了诸界面平均黏结强度的建议值,可供实际工程设计使用;杆体轴力沿锚固深度逐渐衰减,分布形态与受拉荷载大小、锚杆直径和锚固长度等有关;锚杆界面摩阻力分布服从随锚固深度先增大后减小的单峰形态,峰值多出现在锚固前端0.5 m范围内,同样受锚固长度和直径影响。建议今后进一步改善BFRP材料的抗剪性能以及BFRP锚杆表面形态设计和制作工艺。

基于BIM技术的铁路工程数据级协同设计应用研究

在传统设计过程中各专业之间存在数据孤岛现象,导致各专业协同设计能力不足。结合BIM技术的优势及前期项目经验,在协同设计定义、标准应用分析、数据级定义分析等方面开展研究,提出数据级协同设计的实施流程。实践表明,开展数据级协同设计,打通了各专业间数据共享互用通道,简化了设计提资与审查流程,实现了数字化成果交付,可为相关项目应用提供借鉴。

基于Bentley平台的铁路路基BIM正向设计研究

目前,主流BIM软件未具备针对铁路路基工程的设计功能,无法满足铁路路基BIM设计要求。依托丽香铁路路基工程,结合铁路BIM联盟相关BIM标准,总结铁路路基工程BIM设计流程,基于OpenRail Designer进行二次开发。根据设计流程,在二次开发的系统中完成铁路路基BIM设计。在此基础上,对设计中的构件库建立、工程结构检算、设计成果输出、信息附加与传递等方面存在的问题进行分析探讨,总结铁路路基工程BIM正向设计要点。研究结果表明,在Bentley平台上进行二次开发,能够有效提高铁路路基BIM设计效率,设计成果可为后续阶段更深层次的BIM应用打下良好的模型与信息基础。

基于Bentley平台的铁路路基参数化构件库研究

Bentley平台为铁路工程建设提供了解决方案,但仍难以完全满足铁路路基设计的专业需求,需采用二次开发的方式建立路基参数化构件库。经研究,提出了基于Open Rail Designer的路基参数化构件库建立的基本流程。研究了构件装配方式、面向对象的设计思路、参数的可变性等多种构件设计方式。对铁路路基构件进行分类,创建构件三维实体模型并附加属性,构件经测试、审核后入库,完成了路基参数化构件库的创建。铁路路基参数化构件库的建立有助于提升路基专业设计建模的效率和质量。

红层边坡破坏机制模型试验的相似材料研究

以研究红层边坡破坏机理为出发点,选择以河砂和重晶石粉为主要材料,碎石为辅助材料,采用正交试验方法设计了多组试验。以砂石比(河砂质量/碎石质量)、砂粉比(河砂+碎石质量/重晶石粉质量)、重晶石粉的含量和含水率为控制因素,获得了不同配合比条件下控制因素对容重和抗剪强度指标的影响因素。试验结果表明:分别按河砂∶重晶石粉∶水=12∶3∶1,碎石∶河砂∶重晶石粉∶水=4∶9∶4∶1质量比调配泥岩和砂岩的配合比方案,可以满足模型材料的物理力学指标要求,且该新型材料具有组分简单、成本低廉、模型制作便捷等优点。

基于BIM技术的数字化路基填筑施工过程控制研究

针对铁路建设施工阶段,研究了基于建筑信息模型(BIM)技术的铁路路基数字化填筑施工过程。通过在推土机、平地机中加装坡度控制系统,实现路基填筑层几何尺寸的精确控制;在压路机中加装连续压实系统,确保路基填筑层的压实质量。工程应用表明,铁路路基数字化填筑施工的应用,实现了路基填筑层几何尺寸与压实质量的可视化控制,保证了每个压实层坡度和厚度的稳定控制;填筑层几何尺寸控制速度与精度明显提高,压实质量明显改善,表面横坡、纵坡均满足设计要求。数字化路基填筑施工进行了严格的过程及质量控制,将施工数据以数字化方式存储、分析、展示,达到了稳定施工质量、过程可追溯的目标。

用于屋顶的轻骨料植生型混凝土配合比设计研究

为了确定应用于屋顶的轻骨料植生型混凝土的最佳配合比,通过试验对目标孔隙率、水胶比、矿物掺合料等因素对轻骨料植生型混凝土的强度、实测孔隙率、pH值等性能的影响进行了研究。试验结果表明:随目标孔隙率增大,轻骨料植生型混凝土强度降低,实测孔隙率与目标孔隙率偏离度增加,pH值有所降低;随水胶比增大,实测孔隙率增大,轻骨料植生型混凝土强度持续降低,pH值略有降低;掺入矿物掺合料后pH值均有一定程度的下降,单掺沸石粉或复掺掺合料pH值降低效果明显。本试验最佳配合比:目标孔隙率30%,水胶比0.30,沸石粉掺量25%或复掺粉煤灰20%+沸石粉15%+硅灰5%,轻骨料植生型混凝土在强度、孔隙率、pH值方面能取得良好的综合性能。

铁路隧道斜切式洞门BIM正向设计方法研究

为解决隧道斜切式洞门BIM正向设计中存在的参数化程度不足问题,提出铁路隧道斜切式洞门BIM正向设计方法。通过对斜切式洞门设计方法与结构形式进行分析总结,基于Open⁃Rail Designer平台,完成斜切式洞门BIM设计程序研发,该功能可利用少量参数完成复杂洞门模型的创建,并易与隧道洞身顺接。依托成渝中线高铁某隧道工程项目,对隧道斜切式洞门设计方法进行验证。实际应用结果表明,该方法能够高效辅助设计人员完成隧道斜切式洞门设计,大幅提升设计效率和设计精度。