-
[目的]青岛地铁某区间穿越微风化砂岩地层,采用暗挖爆破法施工,与邻近 350 km/h 高速铁路最近水平距离为365 m,属300 m 以上远距离爆破场景.现有研究多聚焦 100 m 以内近接爆破,对砂岩地层远距离爆破振动衰减规律缺乏系统定量分析;且现行规范通用控制标准无法满足高铁轨道平顺性的严苛要求,严格振动标准下的爆破方案验证存在研究缺口,亟需开展针对性安全评估.[方法]采用"理论分析—数值模拟—现场试爆验证"的递进式方法,结合高铁运营特殊要求与同类工程管控经验,确定既有高铁设施0.15cm/s 的质点峰值振动速度控制标准;建立 FLAC3D 三维精细化数值模型,选取周边孔单孔装药量0.8 kg 为最不利工况,模拟爆破振动在地层中的传播规律与高铁关键设施的振动响应;基于现场3 组试爆数据回归地层振动衰减参数,采用萨道夫斯基公式完成理论交叉验算.[结果]数值模拟显示,距离爆区 365 m 处桥墩、桥跨、轨道及路基边坡测点,最大合振动速度为 0.014～0.018 cm/s,远低于0.15cm/s 的安全控制限值;爆破主振频率集中在 10～30 Hz 区间,与高铁预应力混凝土简支箱梁的自振频率无重叠,不存在共振风险.理论验算结果与数值模拟偏差为 8.7％～12.3％,二者吻合度良好,飞石、空气冲击波等其余爆破有害效应均不构成安全威胁.[结论]严格执行单孔单响、控制最大单段药量不超过0.8 kg 时,该砂岩地层暗挖爆破方案可保障 365 m 外高速铁路的运营安全;现场回归得到的 K=142、α=1.47 振动衰减参数,可直接用于同类微风化砂岩地层的远距离爆破振动预测,可为邻近高铁的暗挖爆破工程设计与施工管控提供参考.
高速铁路砂岩地层暗挖爆破振动效应安全评估
-
针对邻近高速铁路营业线桥梁桩基施工中挤土与振动扰动控制难题,提出一种由隔离桩排、减振沟与动态监测构成的协同低扰动防护方案.基于某粉质黏土地层工况,系统阐述了隔离桩的直径、桩长、间距及冠梁设计,减振沟的断面形式、钢板桩支护、聚苯乙烯泡沫耗能填充等构造细节,并规定了先隔离桩后减振沟再主桩施工的刚性时序.通过建立引入减振沟深度因子的修正振动衰减预测公式,结合三维有限元仿真与现场试验,验证了方案的降扰效能.实测表明,方案实施后营业线路基附加沉降稳定在2.1mm以内,振动速度峰值降至0.7cm/s,均满足无砟轨道毫米级变形与1.0cm/s振动速度控制标准,实现了全过程低扰动、可调控的安全施工目标.
邻近营业线桩基施工低扰动防护方案数值模拟
-
本文针对铁路站场设计中传统二维方法存在的设计信息表达不直观、专业协同效率低及精度控制难等问题,探索BIM技术在大型铁路站场设计中的具体应用路径与方法.基于骨架驱动的建模理念,提出站场方案三维布置方法:通过导入二维平面成果生成空间骨架线,并利用参数化模板与标准件库,批量实例化轨道、道岔等构件,实现了站场主体结构的高效三维建模.在用地界设计方面,构建基于三维地形与站场模型的连续边界生成与校核流程,提升征地边界的精度和控制能力.对于站场综合管线,通过建立三维模型并利用软件干涉检查功能,实现管线与路基、接触网基础等结构物之间的碰撞检测与空间优化.此外,开发集成曲线加宽计算的限界模板工具,实现对站台、接触网支柱等建(构)筑物安全限界的自动化、可视化核查.应用实践表明,BIM 技术能够以三维协同方式显著提升站场设计的信息集成度、各专业协调效率以及设计成果的准确性.然而,当前本研究在骨架线自动生成、专用构件高效建模及数据互联等方面仍存在效率瓶颈.未来需进一步深化BIM 与铁路专业设计流程的融合,开发更高效的自动化工具,以推动铁路站场全生命周期数字化设计的全面发展.
BIM技术铁路站场布置用地界限界
-
为解决地铁车站主体完工后周边道路的路基破损、交通无序、换乘不畅、场地闲置、环境脏乱等问题,以沈阳地铁1号线前陵站为例,摒弃单一路面修复模式,提出"寒地道路治理、断面与交叉口重构、多元交通接驳、空间景观提质"一体化方案.实践表明,该方案可有效治理寒地道路病害,疏解交通,完善轨道接驳换乘,盘活闲置地块,改善片区环境与出行体验,契合沈阳"建一站、绣一城"的建设理念,可为北方寒地城市地铁配套道路更新提供参考.
地铁车站寒地道路一体化恢复交通接驳优化P+R停车场景观提升
-
作为衔接桥梁与路基的关键构件,桥台的损伤状态对高速铁路桥梁地震响应的影响机制尚未明确,导致当前高速铁路桥梁中桥台的抗震设计与运维缺少明确的技术指标.基于此,以某座5×32.5 m高速铁路多跨简支梁桥为研究对象,并引入路桥过渡段这一在高铁桥梁中起平顺刚度与沉降过渡关键作用的区域作为研究变量,采用ANSYS有限元软件建立含/不含路桥过渡段的2种精细化数值模型,针对桥台-主梁支座损伤、桥台-底座板连接损伤和桥台-路基连接损伤3类典型桥台损伤工况,开展"桥梁-轨道结构"和"路基-桥梁-轨道结构"2种分析模式下桥梁关键构件的地震响应分析.通过对比桥梁墩顶位移、滑动层位移、CA(cement asphalt)砂浆层位移、扣件位移及钢轨纵向位移等关键指标的变化差异,系统探究桥台损伤的影响规律.研究结果表明:桥台对高速铁路桥梁抗震性能的贡献不可忽视,其主要通过"桥台-主梁支座传力"及"桥台-路基连接约束"2类路径参与桥梁抗震;3类典型桥台损伤对桥梁响应的影响强度存在显著差异,影响程度排序为"桥台-主梁支座损伤＞桥台-路基连接损伤＞桥台-底座板连接损伤",其中滑动层位移与钢轨位移2类指标对桥台损伤的敏感性最高;路桥过渡段对桥梁整体抗震性能存在显著调控作用,忽略该构件的抗震贡献可能导致桥梁的地震响应被高估.研究结果可为高铁桥梁桥台的抗震设计优化与运维决策提供理论支撑与技术依据.
高速铁路桥梁路基-桥梁-轨道结构桥梁-轨道结构桥台损伤地震响应
-
路基的不均匀沉降将严重影响无砟轨道的几何平顺性及行车安全性.为分析螺杆抬升修复工艺对无砟轨道结构损伤的影响,建立CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道精细化数值仿真模型,分析抬升过程中螺杆抬升力、轨道结构内力及损伤演化规律,探讨螺杆最优布置间距和抬升高度限值,并通过室内试验进行验证.研究结果表明:螺杆间距是控制抬升影响范围的主要因素,间距越大,影响范围越广;而单次抬升高度的改变对影响范围的影响不显著,在工程中应优先通过调整间距来控制抬升的波及范围;基于损伤控制要求,当螺杆布置间距为3 m时,出现应力低谷,引起混凝土损伤破坏,布置间距宜取为4 m;道床板在抬升高度为3 mm时发生损伤,支承层在单次抬升高度为2.5 mm和3 mm时抬升位置均发生了损伤扩张现象,单次抬升高度取2 mm最优;最优抬升参数下螺杆抬升力分别为96 kN和93 kN,为优化单螺杆受力并控制修复成本,单根螺杆设计抬升力建议取为120 kN;通过室内试验可知,在120 kN的螺杆设计抬升力下,路基表面具有足够的承载能力且能避免螺杆的过度刺入,在120 kN荷载作用时植筋胶能满足抬升需求.研究结果可为进一步优化无砟轨道沉降螺杆抬升修复方案和保障高铁安全运营提供参考.
无砟轨道路基沉降数值分析螺杆抬升内力损伤
-
高速铁路路基结构是高速列车安全平顺运行的重要基础,路基结构的科学设计是其耐久服役与技术经济性的根本保障.基于动力学理论开展高速铁路路基结构设计方法研究,依托大直径三轴试验,揭示在动力作用下基床典型填料的动力性能演化规律,提出动参数设计取值方法,基于耗散能判据和机动安定理论临界判别标准,确定高铁路基填料动应力、动应变设计阈值.构建高速铁路车-轨-路基分层耦合动力概化模型,实现设计过程中动力响应高效计算求解,结合轨道动态质量容许偏差管理值,提出高铁路基面动位移设计控制阈值,Ⅰ级、Ⅱ级对应的临界设计值分别约为0.39、0.49 mm.构建涵盖列车与轨道结构、设计荷载、分层路基的动力学设计参数体系,明确面向填料长期变形稳定性控制的第一设计阈值,以及面向耦合动力响应不超限的第二设计阈值,形成基于动力学理论的高铁路基结构设计方法.算例分析表明:在300～450 km/h平顺线路条件下,所建路基结构总体满足动力学设计阈值要求;当考虑不平顺条件时,在400 km/h速度下不平顺幅值宜控制在20 mm及以下.成果可为不同速度等级、不同填料种类、不同平顺度控制等级的高铁路基分层复合结构精细化设计提供理论支撑.
高速铁路路基结构路基填料动力响应设计方法
-
以包银高速铁路为背景,对含土细角砾路基填料进行级配改良,使其满足规范要求.为准确描述列车循环荷载作用下改良含土细角砾路基的累积沉降规律,构建了级配含土细角砾的边界面动力本构模型,并通过用户子程序实现模型计算.将循环三轴试验获得的变形数据与模型计算结果进行对比,结果表明,该边界面动力本构模型能够较准确地描述级配含土细角砾在循环荷载作用下累积塑性变形的发展过程.在此基础上,建立高速铁路路基三维有限元模型,对不同列车荷载作用下路基长期累积沉降进行数值分析.结果表明,两种列车荷载作用下路基累积沉降均未超过规范规定的有砟轨道累积沉降限值,说明改良后的级配含土细角砾路基能够满足设计要求和长期服役性能要求.
铁路路基边界面模型数值计算累积沉降不良级配循环加载
-
在人工智能、5G通信与移动边缘计算等新兴信息技术快速发展的驱动下,铁路系统正持续推进智能化转型.在下一代5G移动边缘智能高铁系统中,部署于轨旁的智能监测终端可全面感知轨道、路基等基础设施质量状态,保障列车运行安全,但在开放无线通信环境下,终端通信面临数据泄露、DoS攻击等安全威胁.针对上述问题,提出了一种格基全同态与聚合签名的5G铁路移动边缘安全认证方案.首先,设计了基于环容错学习格基全同态加密方案,汇聚节点无需解密即可直接在密文上计算,保障无线链路数据的可靠性与机密性;然后,通过位分解技术将签名多项式拆解为低阶位信息,构建双向认证机制,利用格理论的计算紧凑性与容错性,高效实现身份认证与数据完整性校验;其次,设计了多签名聚合验证机制,确保汇聚节点到边缘服务器的端到端数据完整性,完成安全认证;最后,使用Tamarin工具进行安全性验证.结果表明,所提方案在安全性和认证效率上表现更优.
智能铁路5G边缘计算全同态加密环容错学习聚合签名安全认证
-
针对岩溶发育区高速铁路路基在长期列车振动荷载作用下土体松散、变形累积乃至土洞塌陷,进而威胁线路平顺性与运营安全的问题,提出一种融合现场振动监测与三维动力数值模拟的岩溶土洞动力响应分析方法.首先,选取典型岩溶塌陷易发区高速铁路路基段开展现场振动测试,获取列车通过时土体振动加速度响应数据,进而采用时频变换方法系统分析环境振动的频谱分布与衰减特征;然后,基于多体动力学与有限元理论建立包含土洞的车辆-轨道-路基-地基三维精细化动力耦合模型,分析列车荷载作用下的路基动力响应;最后,基于数值模型开展多工况参数影响分析,揭示岩溶土洞埋深与半径对路基内部振动传播规律及动力响应分布的影响机制.研究结果表明:环境振动频率主要集中于0~35 Hz范围,其中高频分量衰减速率显著高于低频分量;土洞对列车振动引起的弹性波具有散射与阻隔作用,靠近土洞区域的竖向动位移和振动加速度幅值均明显小于远离土洞区域,且动位移幅值的衰减率高于振动加速度,表明土洞对波能的削弱作用在位移响应上表现得更为敏感;竖向动位移与振动加速度幅值随土洞埋深增加而呈增大趋势,随土洞半径增大而减小,浅埋大尺寸岩溶土洞对路基动力响应影响最大.研究成果可为岩溶区铁路路基防灾减灾设计提供参考.
铁路路基动力响应数值计算振动测试土洞
