基于双层梁理论的隧道下穿诱发无砟铁路变形计算方法

为研究隧道下穿无砟铁路轨道时板底部脱空对轨道变形的影响,提出一种改进的隧道下穿引起无砟铁路变形的计算方法.首先,将无砟铁路轨道结构简化为双层地基梁模型,建立隧道下穿施工引起无砟铁路变形的控制方程;然后,将无砟铁路分为中间脱空段和两端接地段共三部分,推导隧道下穿施工诱发无砟铁路变形的计算式,对比路基不均匀沉降引起无砟轨道变形的理论计算值与数值模拟结果,验证了理论计算方法的正确性;最后,探讨了新建隧道埋深、隧道下穿施工引起周围地层的损失率,以及既有铁路与隧道间的水平夹角对无砟铁路轨道变形的影响.研究结果表明:当隧道从铁路下方6 m处垂直穿越既有铁路时,轨道中点变形将达到最大值;隧道施工引起周围地层损失率从0.25%增大到2.50%时,轨道中点变形和轨道板底部脱空区宽度将分别增大4.0倍和2.2倍.

余弦型路基沉降对纵连板式无砟轨道变形与层间接触性状的影响

基于前期开发的高速铁路基础变形诱发轨道结构变形与层间接触性状演变的通用表征模型,引入余弦型路基沉降描述函数,引入用以刻画轨道-路基间接触非线性的Heaviside函数,推导余弦型路基沉降下纵连板式无砟轨道各层结构的变形方程,利用渐进性接近法求解含接触非线性的超静定方程,进而分析余弦型路基沉降对轨道各层结构变形和层间接触性状演变的影响规律。结果表明:在余弦型路基沉降区域内,轨道随路基沉降发生“跟随性”变形,当路基沉降波长一定时,轨道下沉和上拱均随路基沉降幅值的增加而增大,当沉降幅值一定时,轨道下沉随路基沉降波长的增加而增大,但上拱却减小;轨道-路基间的脱空区域及轨道的受力曲线呈左右对称,轨道整体刚度影响脱空长度和高度;当路基沉降波长为10 m时,随路基沉降幅值的增加,脱空高度和长度增长的同时,还会整体向远离沉降区方向“偏移”;当路基沉降幅值为10 mm时,需要重点关注沉降波长小于20 m的不均匀沉降。

新建隧道下穿施工引起既有铁路轨道变形的理论计算模型

新建隧道下穿施工将引起上覆既有铁路轨道产生不平顺,导致列车振动加剧,进而降低旅客乘车舒适性。为此,提出新建隧道下穿施工引起铁路钢轨变形的理论计算模型。首先,采用高斯分布公式预测新建隧道施工引起铁路路基顶面沉降;然后,将轨道视为无拉力弹性地基上的梁,推导路基沉降引起轨道挠曲变形计算式。通过与室内模型试验结果和现场监测数据比较,对提出的理论模型进行验证。探讨铁路线路与新建隧道间的水平夹角、钢轨抗弯刚度、路基顶面沉降槽宽度系数对钢轨挠曲变形的影响规律。该计算条件下,当路基沉降槽宽度系数小于2 m,新建隧道垂直下穿施工将导致上方有砟铁路轨枕产生局部空吊现象;增大钢轨抗弯刚度,可以减小钢轨挠曲变形幅值;增大铁路线路与隧道之间水平夹角,可以减小钢轨挠曲变形波长;增大路基沉降槽宽度系数,轨道挠曲变形幅值逐渐减小,并且波长逐渐增大。

特殊区段轨道变形监测系统研制与应用

针对铁路线路特殊区段发生地质灾害造成的轨道变形,基于分布式光纤传感、倾角测量、视频监控、继电器控制、计算机网络等关键技术,研制了一套由现场监测设备、报警联动模块、监测报警管理系统三部分组成的轨道变形监测系统。选取一铁路隧道典型线路区段开展应用,结果表明:该系统可准确识别轨道横向突变、道床板裂缝、左右轨高差等情况,及时发布报警信息并控停列车,有效保障铁路运营安全,为轨道结构长期健康监测相关工作提供参考。

门式起重机大车行走轨道变形的原因及解决方案

随着我国对外贸易的日益繁荣,以及现代化港口城市的不断发展,大型门式起重机的应用也是越来越普遍。但是由于门式起重机经常受到海水的腐蚀、空气湿度和频繁调度的影响,经常容易发生起重机大车轨道变形问题,导致起重机无法正常工作,从而严重影响项目进度。为解决上述问题,本文针对门式起重机大车行走轨道的变形的机理进行分析,深入探讨门式起重机械的结构原理,根据结构原理进行轨道变形原因分析,并对轨道尺寸精度超差、车轮尺寸精度超差、车轮驱动不同步以及轨道磨损超差等问题进行更深层次的分析与认识,根据这一分析,提出了四种改善门式起重机大车行走轨道变形的解决方案。并针对性的提出了一种基于正在行走的门式起重机轨道变形的PLC控制策略,以期矫正门式起重机在行走的位置偏差矫正,以供推广和研究。

地铁盾构区间下穿城际铁路桥梁结构及轨道变形分析和控制措施研究

地铁盾构施工下穿城际铁路桥梁是一项技术难题,其中轨道变形是一个重要的问题。本论文通过分析地铁盾构工程对城际铁路桥梁结构和轨道的影响,探讨了轨道变形的特点及其对桥梁的影响,并研究了地铁盾构施工过程中的控制措施、桥梁结构设计和加固的控制措施,以及桥梁监测和维护的控制措施。通过分析与研究,对控制轨道变形的方法进行了探讨,表明科学合理地施工措施和设计加固措施可以有效控制轨道变形,保证地铁盾构施工下穿城际铁路桥梁的安全稳定。

基于有限元的基坑施工对周边轨道设施影响分析

以南山智谷大厦项目基坑施工对周边地铁轨道7号线影响为案例,利用三维岩土工程软件zsoil.pc v2016建模,对不同工况下基坑临近侧地铁钢轨及地铁隧道结构变形进行模拟仿真分析。根据仿真计算结果,分析施工过程中的不利工况,做好相应施工防范措施,确保周边轨道交通设施安全。

高速铁路路基不均匀沉降对CRTS Ⅲ板式轨道受力变形的影响

应用有限元方法建立土质路基上 CRTS III 型板式无砟轨道系统空间耦合模型，研究路基不均匀沉降作用下板式轨道的受力和变形特性，以及路基发生不均匀沉降时底座板和路基表层之间接触应力和脱空区域的变化规律。结果表明：路基发生不均匀沉降时，无砟轨道结构在重力作用下会发生跟随性变形；轨道板、自密实混凝土和底座板在路基沉降作用下的应力受路基沉降波长和幅值的综合影响，路基沉降幅值越大，轨道各层受力越大，波长为20～30 m 的路基沉降对轨道应力的影响较大；底座板和路基表层间的接触应力和脱空区域随着路基沉降幅值的增大而增大，随着路基沉降波长的增大出现先增大后减小的变化趋势。由此可见，路基不均匀沉降会对轨道结构的受力和变形产生明显影响，严重时会造成轨道脱空，对行车安全舒适性产生较大影响，应加以严格控制。

电磁轨道炮发射过程的轨道变形研究

电磁轨道炮发射电枢过程中,移动载荷对轨道的作用会引发轨道挠度变形。依据试验电流波形数据确定电枢速度和滑动距离,根据弹性梁的动力学响应方程,考虑电枢的作用力及磨损,求解了轨道的挠度幅值。对比了电枢作用力和轨道斥力对轨道变形幅值的影响,获得了轨道的挠度变化随轨道位置和发射时间的变化曲线,为进一步分析轨道炮寿命和绝缘支撑体结构设计提供参考依据。

路基冻胀对CRTSⅢ型板式轨道变形的影响研究

研究目的:严寒地区高速铁路路基冻胀变形时常出现,局部冻胀变形不仅影响无砟轨道的平顺性,还可能导致层间离缝发生。为此,本文建立CRTSⅢ型板式无砟轨道-路基系统有限元模型,以分析不同路基冻胀波长和路基冻胀幅值下轨道结构的变形特征。研究结论:(1)路基冻胀作用下轨道结构各层的上拱变形与路基冻胀波形基本一致,轨道结构各层的变形受路基冻胀位置影响较大;(2)轨道结构各层的变形、轨道结构层间离缝以及轨道结构各层的上拱波长均随路基冻胀幅值的增大而增大,且底座板与路基表层的离缝远大于自密实混凝土与底座板间的离缝;(3)随着冻胀波长的增加,轨道结构各层的位移、轨道结构层间离缝随之减小,但轨道结构各层的上拱波长逐渐增大;(4)冻胀波长增大对轨道结构变形和减小层间离缝有利,路基冻胀幅值限值应根据冻胀波长来确定;(5)本研究成果可为路基冻胀变形控制提供参考。

地铁盾构隧道下穿运营线路的形变分析

地铁修建过程中穿越运营地铁线路时,需动态监测结构和轨道的安全状态。本文以深圳地铁某区间盾构隧道穿越过程为例,利用测量机器人(TS30),以2 h/次的频率对隧道、道床监测点进行全程观测。断面数据分析表明:19号线右线、左线穿越垂距1.80 m的左线过程,叠加应力使得2个主断面及之间断面的水平收敛增加,而穿越垂距6.0 m的右线,水平收敛最大值为0.82 mm,可忽略穿越过程及叠加应力对断面水平收敛的影响;29号线右线单独穿越后,最大沉降点在正交断面(7-1和7-2),而左线穿越过程,受叠加应力的影响在第四和五阶段最大下沉点转移至两个正交断面间(6-1和6-2);3穿越过程均表现为从刀盘到达隧道边界至穿越结束期间对各点沉降影响较大,这期间应增大监测频率至0.5 h/次;4整个穿越过程应重点监测断面3-1—9-1,即30 m的核心影响区域,其余断面最大沉降不超过3 mm。

城轨交通线路监测及轨道变形整治

研究目的:城轨交通工程由于结构或者地基变形,将会引起城轨交通的运营设备轨道变形,致使线路不平顺,严重时将危及行车安全。通过对城轨交通结构的变形监测,对于预防事故,保证城轨交通的正常运营是至关重要的。研究结果:明确提出轨道变形整治的难点和重点以及日常监测要求,重点提出加设调高铁垫板、降低轨枕高程、铺设无枕式整体道床等整体道床轨道分级整治预案,并对施工工艺、新材料的采用等问题进行分析研究。

轨道几何形位变形的力学预测模型

首先,确定轮载分布图、道床变形模量—荷载作用次数关系曲线和道床塑性累积变形百分率—荷载作用次数关系曲线;其次,利用有限元模型、变形模量—荷载作用次数关系曲线和塑性累积变形百分率—荷载作用次数关系曲线得出了随机荷载作用下轨道塑性累积变形随线路里程的变化图和道床塑性累积变形随荷载作用次数的变化图;最后,给出道床顶面和深度方向的垂向应力分布图和道床密实度与变形模量的关系曲线,并讨论了道床顶面应力和轨枕下垂向应力的分布及其与位移的关系,分析了道床密实度和变形模量之间的关系.结果证明,荷载大小和作用次数及其密实度是引起道床变形的重要因素.

基于传感器信息融合的轨道交通变形监测

为提升轨道交通变形监测准确度,文中提出基于传感器信息融合的轨道交通变形的监测方法。该方法构建交通轨道变形监测模型,利用离散Kalman滤波算法对轨道震动信号数据实施滤波处理,通过震动信号轨道表面局部变形的冲击引导方法,引导图像传感器展开图像采集,通过对轨道交通变形图像实施纹理特征提取后,采用学习向量量化神经网络实现变形分类,达到监测轨道交通变形目的。实验结果表明:该方法具有较高数据采集能力,冲击引导能力好、误差低、分类准确度高,可有效实现轨道交通变形监测。

引起高速铁路轨道非构造物原因的变形因素分析

高速铁路轨道稳定和平顺性是保证其长期正常运营的关键问题,我国地域辽阔,不同地区影响轨道变形的非构造物因素差异显著。通过分析将影响轨道非构造物变形的因素归纳为内动力地质作用、外动力地质作用、气候等自然因素、人为因素四个方面13种类型,各种类型在变形发生的时间、位置、变形或位移方向、变形量及速率等各有特点。对于影响因素的研究有必要开展系统性工作,并对主要影响因素进行专门工作。

基于经验模态分解法的下穿铁路工程对既有轨道变形监测数据降噪方法

针对下穿铁路工程中既有轨道变形的现场监测数据存在多种因素干扰,难以真实反映下穿铁路工程对既有轨道结构实际影响的问题,将现场监测数据的干扰因素分为测量仪器误差,以及造成既有轨道结构变形的环境温度。根据测量误差、造成既有轨道结构变形的温度,以及下穿铁路工程引起的既有轨道结构附加变形等3类数据组成成分在频域分布集中区域不同的特点,利用EMD(经验模态分解)法分离上述3类既有轨道结构变形监测数据组成成分,剔除既有轨道结构变形监测数据中的干扰因素信号,实现下穿铁路工程中既有轨道变形监测数据的降噪。以某地铁盾构隧道下穿铁路工程现场实测数据为例进行信号分类分析。结果表明,该方法可有效剔除现场变形监测数据中存在的干扰因素成分,从而获得由下穿铁路工程引起的既有轨道结构真实变形。

轨道变形监测系统设计与应用

由于地质灾害区段没有明确的固定基准点,传统轨道变形监测方法不再适用。为此,设计了基于分布式光纤的轨道变形监测系统。本文介绍了该系统的硬件设计、软件设计、温度补偿算法等。对实测数据的分析结果表明,该系统可以消除列车通过时引起的振动和温度变化对监测数据的影响,检测精度满足设计要求。实际应用结果表明,该系统可以实时识别轨道变形,对地质灾害区段行车安全保障具有重要意义。

客运专线桥梁挠曲变形对CRTSⅠ型板式无砟轨道结构受力影响分析

对列车荷载通过桥梁而梁体发生挠曲变形时,CRTSⅠ型板式无砟轨道结构受到的附加挠曲力进行分析。首先推导了桥梁挠曲变形对无砟轨道结构受到的附加挠曲力的计算方法,然后分别对我国时速300～350km、200～250km的几种主要桥梁`上CRTSⅠ型板式无砟轨道的轨道板和底座板受到的附加挠曲力进行计算,为CRTSⅠ型板式无砟轨道的结构设计提供参考。

弹性轨枕对重载铁路有砟轨道结构受力及变形特征的影响

建立重载轨道结构有限元模型,分析了列车荷载作用下,不同枕下垫板刚度、不同道床厚度条件下铺设弹性轨枕对重载铁路有砟轨道结构受力及变形特征的影响,并与铺设普通轨枕地段进行了对比。结果表明:枕下垫板刚度对有砟轨道结构受力和变形特征影响较大,随着枕下垫板刚度增大,钢轨的垂向位移逐渐减小,钢轨支点反力、道床垂向位移、道床与基底的垂向应力非线性增大;对于重载铁路,枕下垫板刚度在70~100 kN/mm取值既可控制钢轨垂向位移不超过1.8 mm,又可减轻轨道部件受力、延长道床养护维修周期;道床厚度相同条件下弹性轨枕地段钢轨、道床的垂向位移大于普通轨枕地段,而钢轨支点反力、道床压应力、轨枕弯矩均有所降低,其中钢轨支点反力降低了8.6%,道床最大压应力降低了4.5%,枕中截面负弯矩降低了41.3%。

基于光纤弦测的无砟轨道变形监测关键技术研究

针对下部基础变化引起轨道变形缺乏有效监测技术手段的问题,提出了基于分布式光纤的弦测方法对轨道板变形的监测方案。试验研究了传感光缆的力学性能、应变-频移特性、温度-频移特性以及分布式传感监测技术中的空间分辨率、可信监测点等关键参数的选取方法,并通过实尺模拟试验进行验证。结果表明:空间分辨率越高,则脉冲光的信噪比越低,抗干扰能力相对越差;该监测方案可在轨道板多种变形工况下实现变形位置的定位;各工况下轨道板位移测量值和真实值的误差在-1.5~1.5 mm内的占比平均达93.57%,关键参数设置可靠,监测方案可行。