特稿

• 基于离散元法的桥隧区段道砟垫铺设宽度研究

  韩宏洋;徐旸;杨轶科;郄录朝;李毅;余文颖;

  有砟轨道在桥隧区段刚性下部基础条件下更容易发生劣化，通常采用铺设弹性道砟垫的方式来改善有砟轨道的受力状态。本文采用离散单元法建立高速铁路有砟道床仿真模型，分析了刚性基础条件下不同工况道床动刚度、道砟颗粒间接触力、道床底部道砟与基础之间接触力的差异。结果表明：道砟垫宽度超过轨枕长度后，再增加道砟垫的铺设宽度所带来的改善效果不明显；双块式铺设形式会造成轨枕中部应力集中，使得道砟接触力增大，轨枕受跨中负弯矩的不利影响。对于高速铁路桥隧区等刚性下部基础条件的有砟轨道结构，建议道砟垫铺设宽度取2 600 mm，与轨枕等宽，中心线与轨枕中心线重合。

  2024年10期 v.64;No.608 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1150K]
  

• 高震区超长大跨度公铁两用悬索桥地震响应及安全性评估

  杨仕力;熊梓言;陈小平;杨华平;施洲;夏正春;令行;

  采用反应谱分析法和线性时程分析法对巽他海峡大桥在多遇地震及设计地震下的抗震性能进行分析，并探究行波效应、阻尼器与柔性中央扣对该桥抗震性能的影响。结果表明：巽他海峡大桥基本周期为19.88 s，长周期特性较为明显，且横向刚度小于竖向刚度和纵桥向刚度。时程分析结果不小于反应谱分析结果的80%，满足规范要求。多遇地震水准下，混凝土与钢结构最大组合应力分别为-11.7、-189.1 MPa，各构件仍处于弹性工作阶段。设计地震水准下，除应力集中区域外，各连接部位最大应力仍小于设计强度，具有足够的安全储备。参数分析结果表明，非一致激励时间差为0.6 s或0.8 s时地震响应比时间差为1.0 s时更不利。阻尼器对主梁最大应力、梁端纵向位移及塔梁相对位移有明显影响，柔性中央扣对桥梁自振特性和主梁纵桥向变形影响较大。

  2024年10期 v.64;No.608 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
  

• 短直螺栓接头混凝土应变分布及刚度变化规律

  叶宇航;张帆;罗旭;高学奎;徐文田;柳献;

  依托下穿白云机场盾构隧道工程，开展了不同偏心距作用下短直螺栓接头足尺试验，分析了接头混凝土和螺栓的应变特征，探究了接头刚度变化规律。结果表明：在靠近接头端面处接头受压核心区压应变呈现出规律性变化，而非受压区应变较小；拉压区混凝土应变不满足平截面假定，随着远离接头端面混凝土应变表现为沿管片厚度线性变化，接头影响逐渐削弱，接头的影响区域约为距离接头端面338 mm内；在影响区域内混凝土应变不均匀时的压缩变形与假定为混凝土应变均匀时的压缩变形等效的前提下，计算得到混凝土压缩变形影响深度约为300 mm；将该影响深度值带入接头受力解析式中计算，接头刚度理论值与试验值基本相等，验证了该值的正确性；试验和理论计算均表明正弯矩作用下，随着偏心距增大，接头刚度以指函数形式减小。

  2024年10期 v.64;No.608 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1322K]
  

线路与养护维修

• 基于车辆响应的桥梁区段轨道高低不平顺快速估计算法

  支洋;

  基于高速铁路轨检数据，采用Pearson相关系数及相干函数，研究桥梁区段轨道高低不平顺与车辆响应的相关关系。利用贝叶斯优化（Bayesian Optimization,BO）对时间卷积神经（Temporal Convolutional Neural,TCN）网络进行改进，确定最佳感受野大小，提出基于贝叶斯优化的时间卷积神经（BO-TCN）网络算法，利用该算法对轨道高低不平顺进行估计，并与传统循环神经网络算法的准确率及计算效率进行对比。结果表明：车体垂向加速度能够反映桥梁跨长及其2～4倍频（32、16、10、8 m）和轨道板长及其2倍频（6.45、3.30 m）引起的周期性轨道高低不平顺；以车体垂向加速度作为BO-TCN的输入特征，可实现3 m以上波长轨道高低不平顺的准确估计；相比长短期记忆（Long Short Term Memory,LSTM）网络和门控循环单元（Gated Recurrent Unit,GRU），利用BO-TCN算法估计的轨道高低不平顺与实测值吻合度更高，且训练速度可达LSTM、GRU的20倍以上。

  2024年10期 v.64;No.608 20-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 1220K]
  

• 200 km/h及以下道岔模锻翼轨断裂原因分析与对策

  严安宁;

  200 km/h及以下可动心轨道岔的翼轨采用模锻方式，随着应用时间的延长，线路出现多起模锻翼轨断裂事件。为了探讨模锻翼轨断裂原因，本文通过金相组织检验和有限元理论计算，从结构设计、制造工艺、运营维护、气候等方面进行了分析。初步判断，产生断裂的主要原因是翼轨锻造加热工艺落后、长期承受复杂荷载及运营状态不良；次要原因是结构设计缺陷、轨底角倒钝不合理和气温大幅度变化。为消除线路在用模锻翼轨的断裂隐患，提出了改造替换方案及日常养护维修措施。

  2024年10期 v.64;No.608 26-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1191K]
  

• 交叉渡线道岔应用现状与结构优化措施

  何宇强;肖致明;张岩;

  综合考虑交叉渡线道岔的轨距、轨型、号码、类型、线间距等多个关键参数，对国内主型交叉渡线道岔的使用情况进行了详细统计，并介绍了国外相关标准推荐的交叉渡线道岔型号。通过现场调研，揭示了菱形交叉部位存在的主要问题，如辙叉轨件伤损、岔枕定位精度差、扣件系统保持轨距能力不足等。针对这些问题，从扣件系统、锐角辙叉、钝角辙叉、岔枕结构等多个方面提出了针对性结构优化措施。具体措施包括：在菱形交叉部位设计应用预埋铁座式扣件系统，以增强横向稳定性；采用合金钢组合锐角辙叉，以降低心轨磨损程度；通过增强岔枕截面尺寸及配筋来提高岔枕的承载能力和稳定性。这些措施减轻了道岔的养护维修工作量，延长了菱形交叉的使用寿命，从而提升了铁路系统的整体性能。

  2024年10期 v.64;No.608 32-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 1238K]
  

• 小半径曲线钢轨纵向条状剥离掉块原因分析及防治措施

  刘晓卫;刘丰收;任屹;张善威;曹欣旺;王宗新;

  针对一普速铁路半径600 m曲线上股钢轨剥离掉块现象，通过检测分析钢轨表面掉块形貌、不同位置廓形变化、磨耗量、硬度、裂纹扩展行为等，研究其病害原因，并提出防治措施。结果表明：U71MnH钢轨基体组织、硬度、脱碳层、非金属夹杂物等均符合标准要求；钢轨硬度从非工作边到轨距角方向显著增大，产生明显塑性变形层；在过大接触应力反复作用下，钢轨表面容易出现疲劳裂纹，裂纹扩展至一定程度后发生分叉和偏转，进而形成剥离掉块伤损，该缺陷主要出现在轨距角的鱼鳞纹和轨顶面的纵向裂纹交界处。建议对该路段钢轨进行打磨，以消除表面缺陷，改善轮轨匹配关系。由于轮轨接触时同时发生磨损与疲劳伤损，两者之间存在竞争关系，润滑虽然可以减少磨损，但可能加剧疲劳伤损，因此选择适当的润滑时机是十分重要的。

  2024年10期 v.64;No.608 37-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1143K]
  

• 城市轨道供电轨几何参数动态检测算法

  程朝阳;王昊;杜馨瑜;韩志;王强;马鹏;魏世斌;

  城市轨道供电轨检测一般以基本轨或轨道中心线为基准，受传感器误差和基本轨几何参数变化的影响，检测结果重复性较差。本文基于惯性基准原理，提出了一种全新的城市轨道供电轨几何参数动态检测算法。首先，基于惯性组件建立供电轨检测基准；其次，采用激光摄像组件获取供电轨和惯性基准之间的横向、垂向两个自由度的高频距离变化量；最后，融合惯性基准和高频距离变化量数据，输出供电轨导高和供电轨拉出值。利用该算法进行现场实测，试验结果表明：供电轨几何参数的动态检测重复性的第95百分位数小于0.8 mm，检测精度满足检测要求。该算法数据处理量小，不需要外界辅助信息，且检测结果稳定可靠，无基线差异，重复性、再现性好，有较强的实际应用价值。

  2024年10期 v.64;No.608 43-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 993K]
  

• 在役聚氨酯泡沫合成轨枕性能研究及寿命预测

  张金龙;王彦飞;黄承;曾飞;刘林;吕锐;

  国产聚氨酯泡沫合成轨枕在线应用已超过15年。为了评估在役多年后合成轨枕的使用状态及产品性能，并为后续运营维修、推广应用及寿命预测提供数据支持，抽取有代表性的合成轨枕进行综合性能研究，对不同运营年限合成轨枕的表观状态、微观结构、化学结构、物理性能、力学性能、疲劳性能等进行了测试分析。结果表明：线上应用15年的合成轨枕状态良好，产品微观结构和化学结构稳定，各项物理、力学性能与新轨枕基本相当，未见明显衰减，仍满足CJ/T 399—2012《聚氨酯泡沫合成轨枕》标准要求。研究证明合成轨枕具有良好的耐候性、抗疲劳性，预期使用寿命超过30年。

  2024年10期 v.64;No.608 47-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1016K]
  

桥梁与结构工程

• 高铁高墩大跨度连续刚构固结体系设计方案

  王江波;李铭伟;孙大斌;邢继胜;

  为确定高铁高墩大跨度连续刚构合理的固结体系，以沈白高铁头道松花江特大桥主桥（75+136+136+75）m连续刚构为研究对象，采用MIDAS/Civil建立全桥空间有限元模型，研究分析单固结体系、两固结体系和三固结体系下结构内力、刚度、徐变、轨道平顺性、经济性。结果表明：主梁、主墩内力方面，三固结体系内力最大，单固结体系内力最小，两固结体系介于两者之间；刚度方面，三固结体系整体刚度最大，单固结体系整体刚度最小，两固结体系介于两者之间；徐变方面，满足徐变要求时结构所需梁高从小到大依次为单固结体系<两固结体系<三固结体系；轨道平顺性方面，采用中点弦测法、矢距差法检算时，三种体系均满足规范要求。采用竖曲线半径法检算时，结构所需梁高从小到大依次为单固结体系<两固结体系<三固结体系；经济性方面，两固结体系经济性优于单固结体系。

  2024年10期 v.64;No.608 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1079K]
  

• 小曲线半径条件下铁路桥梁线-梁-墩受力规律

  陈浩瑞;赵健业;班新林;

  建立朔黄铁路恢河特大桥三维有限元模型，分析不同荷载作用下恢河特大桥线-梁-墩的受力规律，并对比二维与三维计算模型的差异。结果表明：挠曲、制动作用下横向墩顶作用力均小于纵向墩顶作用力，而伸缩作用下3~#—24~#桥墩的横向墩顶作用力大于纵向墩顶作用力。制动力从轨面传递至墩顶纵向、横向的占比为86%、3%，离心力从轨面传递至墩顶纵向、横向的占比分别为12%、86%。

  2024年10期 v.64;No.608 58-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1246K]
  

• 转体施工桥梁桩基内力的非均匀性及调控

  张广潮;李前名;龙俊贤;杨奇志;

  为研究转体工况下桥梁承台处于单点受力模式时群桩桩基内力分配非均匀性及其影响因素，本文以跨襄北编组站转体施工斜拉桥为例，建立弹性支撑拉压杆模型计算桩基反力，分析承台厚度对桩基内力分配非均匀性的影响。建立承台-桩基有限元模型计算转体工况下桩基内力及分布规律，并与实测结果进行对比，研究柔性承台施加预应力对桩基内力分配的影响。结果表明：承台相对刚度系数大于4时，满足刚性承台要求，群桩内力相对均匀分布；当承台相对刚度系数小于等于4时，为半刚性或柔性承台，群桩内力表现为中心桩大于四周桩的非均匀性，且相对刚度系数越小，非均匀性越显著；对半刚性及柔性承台合理施加纵横向预应力，能够有效改善群桩内力分配不均匀性的问题。

  2024年10期 v.64;No.608 65-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1197K]
  

• 侧风下磁浮列车-箱梁组合系统气动特性

  孙体佳;汪斌;王伟旭;马凌峰;邓钢;李永乐;

  与轮轨列车-桥梁组合系统不同，常导磁浮列车-桥梁系统采用“车抱轨”的结构形式，且列车底部与桥梁之间的空气通道极其狭窄，使得侧风下磁浮列车-桥梁组合系统的空气流动、气动力出现新的特征。本文以常导抱轨式高速磁浮列车和简支箱梁桥为研究对象，建立侧风数值分析模型，探讨组合系统的雷诺数效应，确定合适的模拟风速。在此基础上，对侧风下磁浮列车-箱梁组合系统的侧风气动特性进行分析，为磁浮交通的抗风运营安全提供参考。结果表明：磁浮列车-箱梁组合系统的气动特性与雷诺数密切相关，列车、箱梁气动性能受组合影响变化较大，线间距对系统气动性能的影响不明显，增大梁高会使系统气动力略有增加。

  2024年10期 v.64;No.608 70-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1356K]
  

• 铁路简支梁桥上部结构洪水荷载计算方法及应用

  尹光耀;陈启刚;

  在发生极端洪水时，铁路桥梁上部结构可能会被淹没，在洪水荷载作用下出现滑移、倾覆等。针对常见铁路简支梁桥上部结构形式，采用计算水动力学方法对上部结构洪水荷载的影响因素及计算方法开展研究，并应用于桥梁上部结构抗洪能力分析。结果表明：洪水作用在桥梁上部结构的水平推力、竖向升力和倾覆力矩主要受淹没度、接近比、弗劳德数、截面形式、宽高比等因素影响；淹没度的影响最显著，各分力系数在上部结构从部分淹没变为完全淹没的过程中变化较大，但淹没度大于3之后保持不变；接近比在小于4时有增大洪水荷载的作用；弗劳德数越大，洪水荷载系数越小；在完全淹没条件下，宽高比越小的结构所受洪水荷载越大；相同条件下箱梁比T梁所受推力和升力更小，但力矩更大。位于水流湍急河段的桥梁一般在部分淹没状态下以滑移失稳形式水毁，其中铁路箱梁的抗洪性能最优，单线T梁的抗洪性能最差。

  2024年10期 v.64;No.608 78-87页 [查看摘要][在线阅读][下载 1320K]
  

• 复杂海域深水栈桥施工关键技术

  雷鸣;徐平安;

  甬舟铁路西堠门公铁两用大桥主桥为（70+112+406+1 488+406+112+70）m斜拉-悬索协作体系桥，是世界上最大跨度的公铁两用大桥。其中5~#、6~#墩水深近60 m,20年一遇最大流速为3.18 m/s,20年一遇设计基本风速39.5 m/s,20年一遇平均波高为3.48 m,5~#墩附近无覆盖层。针对水深、流急、风大、浪高、裸岩等复杂海域特点，采用导管架基础+大桥Ⅰ号梁上部结构组成的深水栈桥，解决了普通“钓鱼法”施工难度大、整体刚度较低，无法抵抗较大的水流力及波浪力作用的问题。本文以5~#、6~#墩栈桥为例，详细阐述了导管架法施工过程中导管架制作、运输、安装及上部结构施工等关键技术。结果表明，导管架基础+大桥Ⅰ号梁上部结构的深水栈桥整体刚度大、稳定性好，抵抗波浪力作用效果显著，且安装时间短，定位精度高，可减少海上作业，提高工效，降低安全风险。

  2024年10期 v.64;No.608 88-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1132K]
  

隧道与地下工程

• 高地应力隧道滞后型岩爆时空特征影响因素

  刘宇;张均清;罗驰;杨新安;

  木匪岭隧道滞后型岩爆频发，对于其时空破坏特征影响因素研究不足。本文基于现场岩爆统计资料和地应力测试，阐释了滞后型岩爆时空分布特征和主要诱因。通过有限差分软件计算并总结了不同影响因素下滞后型岩爆作用规律。结果表明：滞后型岩爆约占所有统计岩爆的13%，以中等烈度为主，且具有明显的时空破坏特征。水平向高地应力作用下洞周局部应变能密度较大，加之围岩局部节理裂隙较发育，容易诱发岩爆。随着水平向构造应力逐渐提高，滞后型岩爆发生的可能性显著增加，且呈现向突变型岩爆转变的趋势。应力释放系数较小或较大都会导致岩爆的发生，建议围岩应力释放系数在30%～60%时进行初期支护，以有效抑制滞后型岩爆的发生。研究结果可为预测和抑制滞后型岩爆发生提供依据。

  2024年10期 v.64;No.608 94-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1201K]
  

• 天津地区盾构施工同步注浆浆液地层适配性

  冀叶涛;孟灵波;刘颖;马小龙;何运清;赵林嵩;程雪松;

  针对天津地区典型软土地层盾构隧道工程，对同步注浆的单液活性浆液配比进行分析，通过层次分析法、熵值法分析得到浆液性能指标权重。结果表明：水胶比、膨水比对浆液稠度影响较大；水胶比、胶砂比对浆液凝结时间影响较大；水胶比、膨水比对浆液泌水率影响较大；水胶比对浆液抗压强度影响较大；水胶比和胶砂比对浆液固结收缩率影响较大。通过博弈论组合权重法分析发现浆液凝结时间、抗压强度的权重最高，密度权重最低。通过优劣解距离法对浆液进行筛选，得到了适用于天津软土地层的同步注浆浆液配比。为天津地区盾构隧道同步注浆浆液配比提供借鉴。

  2024年10期 v.64;No.608 100-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1126K]
  

• 基于三维场景隧道洞口方案设计系统研发与应用

  陈浩然;

  针对铁路隧道洞口工程变化多、工程数量计算复杂以及传统二维设计方式不直观等问题，研发了一种基于三维场景开发的洞口方案设计系统。该系统以隧道设计数据为核心，搭建隧道参数化构件库，交互式设计隧道边仰坡、洞门结构、防护结构等，快速实现隧道洞口方案设计，还可以统计工程量。通过人工智能手段还可以快速识别隧道洞口偏压。经过工程应用验证，该系统技术方案可行，能明显提高隧道洞口方案设计的工作效率和质量。

  2024年10期 v.64;No.608 106-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1142K]
  

工程材料及其他

• 箱梁蒸养参数研究与水化热分析

  蒋欣;钟永杰;孙柏林;刘高波;胡国祥;李欢乐;

  为探究蒸汽养护条件对30 m跨度箱梁C50混凝土力学性能以及水化热效应的影响，开展蒸汽养护试验，分别讨论了恒温温度（40、45、50℃）和恒温时间（12、16、24 h）两组参数在2、3、7、28 d龄期时对混凝土抗压强度及弹性模量发展的影响。基于蒸汽养护试验分析结果拟定了试验梁蒸养参数及方案，开展现场试验监测试验梁的水化热温度并测试随梁养护试件的力学性能，验证了养护方案的合理可行，并建立了热传导有限元模型分析箱梁蒸养期间的温度场。结果表明：混凝土的抗压强度和弹性模量均与恒温温度和恒温时间正相关，但过高的恒温温度或过长的恒温时间可能对混凝土后期强度造成不利影响；结合梁场现场试验，建议恒温温度为45℃，恒温时间为16 h，早龄期混凝土抗压强度与弹性模量均满足预应力张拉要求；为避免产生裂缝，蒸养过程中的升温、降温速率均应严格控制，且早龄期混凝土水化热过程中梁体的温度梯度应适当；夏季制梁蒸养升温较易而降温较难，可采用预先升温和提前降温的方式，优化蒸养各阶段的时长分配，促进混凝土水化热温度的平稳过渡。

  2024年10期 v.64;No.608 110-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1130K]
  

• 高强沥青混凝土配合比与力学性能试验研究

  崔凌秋;吉振;崔同飞;都魁林;

  为提升沥青混合料高温强度，降低变形与疲劳病害风险，延长无砟轨道使用寿命，分别就胶结料和级配对沥青混合料高温强度的影响展开研究。结果表明：10%的RP(Rubber&Plastic)添加剂加入到胶结料中，可以使70号沥青软化点升高54.4℃，沥青胶浆70℃下的抗车辙因子提高37倍，AC-13沥青混合料60℃动稳定度提升8.2倍，70℃动稳定度从难以测出提高到5 456次/mm；使I-D改性沥青软化点升高37.8℃，AC-13沥青混合料60℃动稳定度提升2.7倍，70℃动稳定度提升2.0倍以上。进行斜剪试验，不同胶结料对混合料的斜剪破坏荷载有一定影响，但幅度远低于动稳定度间的差别，RP对动稳定度的提升与其提升了混合料的弹性变形能力有关。对比AC(Asphalt Concrete)、SMA(Stone Mastic Asphalt)和ESMA(Enhanced Stone Mastic Asphalt)三种级配，ESMA级配沥青混合料高温强度最高。高强度沥青混合料的抗开裂性较70号沥青AC-13沥青混合料有较大幅度提高。

  2024年10期 v.64;No.608 116-121页 [查看摘要][在线阅读][下载 1104K]
  

• 铁路行业参与碳市场的潜力分析

  杨弘毅;

  在全国统一碳市场发展完善、铁路部门出台相应政策的背景下，铁路行业应积极探索发掘其潜力碳资产以参与到碳市场中。本文在介绍国内外碳市场及铁路行业参与碳市场现状的基础上，结合铁路行业特征，从光伏项目、林业碳汇项目、高速铁路与节能管理技术、铁路项目施工建造技术等多方面分析铁路行业参与碳市场的潜力。铁路行业在尚未被纳入且短期内无法被纳入全国碳排权交易市场的情况下，应该充分发挥自身优势，积极参与到全国温室气体自愿减排交易市场和区域碳市场当中。这要求铁路行业设计、施工、运营、维护等多方积极参与建设，开发铁路行业全过程的碳减排计算理论及项目方法学，为铁路行业清算及盘活碳资产提供方法及依据，将“沉睡”的碳转变为铁路行业的资产和收益。

  2024年10期 v.64;No.608 122-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 927K]
  

• 基于物联网MQTT和虚幻引擎的虚实互动技术

  孙培培;潘永杰;查桓;权全;庞婧婧;柴海涛;

  针对数字孪生虚实映射中数据更新实时性不够、展示效果差等问题，本文以虚幻引擎为孪生平台，提出了多领域多层次模型融合技术路线。给出了典型温湿度传感器、烟感传感器、断电传感器、漏水控制器、声光报警器的数据格式，开发了规则引擎模块，定制研发数据传输单元（Data Transfer unit,DTU），明确了DTU及虚幻引擎MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)的连接设置方式。基于RS485协议对上述传感器串口数据进行解析和传输。以某建筑为例，构建高逼真的数字孪生场景，实现了从监测设备到物联网平台直至孪生平台的数据流转、展示分析和报警，形成了可感知、可控制、可交互、可展示的虚实互动。研究成果为工程结构监测数字孪生虚实映射提供了有益尝试。

  2024年10期 v.64;No.608 130-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1196K]
  
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