鐵路路基設(shè)計(jì)的案例
鐵路工程之路基附屬工程
鐵路工程建設(shè)路基是主要的下部承載結(jié)構(gòu)，占據(jù)著大量的比重，為保證路基主體的安全、穩(wěn)定等多種因素，路基附屬的建設(shè)是必要的，有些時(shí)候路基附屬還擔(dān)當(dāng)著非常重要的角色哦！那么簡(jiǎn)單與大家分享下：
我將路基工程分為三部分：1、地基處理（昨天介紹過的）；2、路基附屬；3、路基主體。
將除了地基處理和主體工程外的所有工程都列在路基附屬內(nèi)了，它包括路基支擋、路基防護(hù)、路基排水以及附屬設(shè)施。因?yàn)?em>路基附屬設(shè)施較少，通常將非路基本體外的結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為附屬工程。
路基支擋結(jié)構(gòu)：主要有重力式擋土墻、短卸荷板式擋土墻、懸臂式和扶壁式擋土墻、錨桿擋土墻、錨定板擋土墻、加筋土擋土墻、土釘墻、抗滑樁、樁板式擋土墻、預(yù)應(yīng)力錨桿。除前三種外其余均有預(yù)應(yīng)力或錨桿施工，相對(duì)前三種較為繁瑣些，從而也限制了其施工區(qū)域，除前三種外其余幾種基本不在路堤區(qū)域出現(xiàn)，前三種則出現(xiàn)范圍較廣些。
路基防護(hù)工程：主要是指邊坡防護(hù)，或指路基主體邊坡、或指路塹邊坡的防護(hù)。最為常見的是植被（植物）防護(hù)，經(jīng)常漿砌片石骨架、混凝土骨架搭配，低矮路基也有單獨(dú)出現(xiàn)的情況；在部分圍巖較好的石質(zhì)路塹的地段也會(huì)掛網(wǎng)錨噴的支護(hù)方式；通常為了美觀邊坡上都會(huì)有植被種植，當(dāng)然也有特殊情況，全部采用漿砌片石砌筑、或混凝土澆筑等方式防護(hù)。
路基排水：主要以地表排水溝的方式出現(xiàn)，也會(huì)有蓋板溝、急流槽等少量出現(xiàn)。
附屬設(shè)施：包括欄桿、檢查梯、隔離柵欄。
展開 基于達(dá)索系統(tǒng)3D體驗(yàn)平臺(tái)的鐵路土建工程BIM協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)研究 | 達(dá)索系統(tǒng)百世慧?
在鐵路土建工程BIM設(shè)計(jì)領(lǐng)域,許多業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行了技術(shù)研究與工程實(shí)踐,趙月悅等人[4]運(yùn)用Revit軟件建立一整套高速鐵路橋梁構(gòu)件庫，對(duì)拱橋、鋼－混組合梁斜拉橋以及預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋等特殊復(fù)雜橋梁進(jìn)行BIM設(shè)計(jì)；謝先當(dāng)?shù)热薣5]基于OpenRail Designer二次開發(fā)，形成具備路基本體、支擋工程、邊坡防護(hù)、地基處理、三維排水等功能在內(nèi)的路基正向設(shè)計(jì)系統(tǒng)；張軒[6]在京張高速鐵路隧道工程中，使用Bentley平臺(tái)開展了包括碰撞檢測(cè)、出圖算量、正向設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)在內(nèi)的隧道工程BIM應(yīng)用研究。上述研究多是針對(duì)路基、橋梁、隧道的單一專業(yè)進(jìn)行,從各自所處的角色對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用探索,而針對(duì)土建工程全專業(yè)BIM設(shè)計(jì)環(huán)境及設(shè)計(jì)方法的研究或應(yīng)用案例未見介紹。從研究的廣度來看,BIM技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于鐵路土建工程的各個(gè)專業(yè),從研究的深度來看,在單一專業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)取得了一些成功案例[7][8],但鮮有在協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境下串聯(lián)起路基、橋梁、隧道三專業(yè)的應(yīng)用案例。BIM技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入了“深水區(qū)”, 各工程參與方均在探索BIM技術(shù)的應(yīng)用解決方案, 以發(fā)揮BIM技術(shù)的真正價(jià)值。
本文從基于達(dá)索系統(tǒng)3D體驗(yàn)平臺(tái)的三維協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境出發(fā)，圍繞 “骨架-模板”設(shè)計(jì)方法，研究路基、橋梁、隧道工程各專業(yè)BIM設(shè)計(jì)技術(shù)及專業(yè)間接口設(shè)計(jì)技術(shù),以期達(dá)到三維精細(xì)化設(shè)計(jì)與正向設(shè)計(jì)的目標(biāo)。
一、三維協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境
為了在三維BIM環(huán)境下實(shí)現(xiàn)土建工程設(shè)計(jì)各參與方之間的交互協(xié)同和信息共享,需要建立共同工作的基礎(chǔ)環(huán)境，該環(huán)境包括信息傳遞方法、模型設(shè)計(jì)方法兩方面內(nèi)容。三維協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境為土建工程專業(yè)間和專業(yè)內(nèi)BIM設(shè)計(jì)創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。
1.
展開 淺談鐵路設(shè)計(jì)速度和旅行速度
“新華社重慶2022年8月26日電 近日，成達(dá)萬高鐵全線初步設(shè)計(jì)獲批。成達(dá)萬高鐵項(xiàng)目起自成都樞紐在建的成（都）自（貢）鐵路天府站，途經(jīng)四川省資陽市、遂寧市、南充市、達(dá)州市及重慶市開州區(qū)、萬州區(qū)，接入渝萬城際萬州北站連接鄭萬高鐵，全長(zhǎng)486.4公里，設(shè)計(jì)時(shí)速350公里，總投資851億元……”
看到這條新聞，在成都工作的唐女士十分激動(dòng)，這條高鐵正好經(jīng)過她的家鄉(xiāng)達(dá)州，按照時(shí)速350公里計(jì)算，今后成都至達(dá)州，最快只需1小時(shí)24分鐘。事實(shí)上，根據(jù)牽引計(jì)算模擬結(jié)果，即使采用性能最好的動(dòng)車組至少也需要1小時(shí)48分鐘。同樣的距離，計(jì)算結(jié)果卻不一致，這是因?yàn)樵?em>鐵路中設(shè)計(jì)速度與旅行速度是兩種概念不同的速度。
什么是設(shè)計(jì)速度？
01
設(shè)計(jì)速度一般指線路條件允許的最高時(shí)速，是鐵路最重要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一，也是體現(xiàn)鐵路技術(shù)裝備、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)營(yíng)管理水平的重要標(biāo)志。目前我國(guó)鐵路設(shè)計(jì)速度最高為350km/h，是當(dāng)下世界上最高的設(shè)計(jì)時(shí)速。
展開 TB10002.1-2005鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范
TB10002.1-2005鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范
279 基于matlab的粒子群集法對(duì)鐵路電能質(zhì)量控制系統(tǒng)的容量避行優(yōu)化設(shè)計(jì) ￥90
基于matlab的粒子群集法對(duì)鐵路電能質(zhì)量控制系統(tǒng)的容量避行優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算出滿足功率因素、電壓不平衡度等電能指標(biāo)的條件下。RPC所需要的補(bǔ)償功率。求得所需最小的系統(tǒng)客量。該設(shè)計(jì)能快速計(jì)算出符合系統(tǒng)設(shè)定指標(biāo)的各項(xiàng)最優(yōu)補(bǔ)償功率。并通過sumulink份真。檢驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確性。程序已調(diào)通，可直接運(yùn)行。
設(shè)計(jì)仿真 | MSC Apex & Simufact實(shí)現(xiàn)鐵路鉸鏈輕量化與高精度增材制造
在一項(xiàng)聯(lián)合創(chuàng)新項(xiàng)目中，德國(guó)鐵路（Deutsche Bahn）、SLM Solutions公司聯(lián)合海克斯康對(duì)貨運(yùn)列車鉸鏈的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化，并借助增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了重新開發(fā)。得益于海克斯康旗下的MSC Apex仿真平臺(tái)生成式設(shè)計(jì)帶來的重量?jī)?yōu)化成果，這些部件能夠通過3D打印實(shí)現(xiàn)更具成本效益的生產(chǎn)。
面臨挑戰(zhàn)
貨運(yùn)列車等設(shè)備資產(chǎn)壽命長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，導(dǎo)致備件難以長(zhǎng)期儲(chǔ)備。設(shè)備故障時(shí)，備件采購(gòu)成為運(yùn)營(yíng)商的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：運(yùn)營(yíng)商與制造商常需在缺乏原始生產(chǎn)工具甚至設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的情況下，設(shè)法制造單個(gè)替換部件以維持運(yùn)行。
傳統(tǒng)制造工藝（如模具制作）生產(chǎn)老舊零件周期長(zhǎng)、成本高，且依賴頻繁的設(shè)備調(diào)整。增材制造（3D打印）則提供了突破性方案——無需模具即可靈活快速生產(chǎn)備件，這對(duì)緊急搶修至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有零件設(shè)計(jì)往往不適配增材制造，可能因需熔化大量材料而增加生產(chǎn)時(shí)間和成本（主要受材料與設(shè)備運(yùn)行時(shí)間驅(qū)動(dòng)）。因此，制造商亟需一種能夠快速生成定制化零件設(shè)計(jì)且節(jié)省人力的方案。
集成式輕量化設(shè)計(jì)方案
本項(xiàng)目需要優(yōu)化的部件是用于礦石運(yùn)輸?shù)拈_放式轉(zhuǎn)向架散裝貨車的自動(dòng)耦合器切換軸。該部件可使列車操作員在15米長(zhǎng)車廂的手動(dòng)/自動(dòng)耦合模式間切換，并手動(dòng)解除載貨空間超60立方米的貨運(yùn)車廂駐車制動(dòng)。
在優(yōu)化過程中，首先將原始部件導(dǎo)入MSC Apex Generative Design軟件平臺(tái)。利用幾何工具在現(xiàn)有空間基礎(chǔ)上擴(kuò)展了設(shè)計(jì)空間（即算法允許布置材料的區(qū)域）。原部件材料為可鍛鑄鐵，為適配增材制造工藝需求，更改為316L不銹鋼材質(zhì)。功能表面預(yù)留了后續(xù)切削加工的余量，并作為非設(shè)計(jì)區(qū)域鎖定以避免被算法修改。通過整合運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各類作用力，將其歸納為載荷工況輸入系統(tǒng)。隨后啟動(dòng)優(yōu)化程序，通過設(shè)定不同的最大允許應(yīng)力閾值，直接生成多種輕量化設(shè)計(jì)方案。
展開 鐵路隧道控制測(cè)量14講 之 高程貫通誤差估算及精度設(shè)計(jì)
一般將洞外、洞內(nèi)高程控制測(cè)量誤差各作為一個(gè)獨(dú)立誤差因素，也按等影響的原則進(jìn)行分配，則高程控制測(cè)量引起的高程貫通中誤差為：
（式9-3）
二、高程控制網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)
長(zhǎng)大隧道高程控制測(cè)量等級(jí)的確定由洞外、洞內(nèi)高程控制測(cè)量及軌道鋪設(shè)高程控制測(cè)量三個(gè)方面因素的影響。
洞外高程控制測(cè)量的等級(jí)根據(jù)洞外定測(cè)水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度或設(shè)計(jì)的主水準(zhǔn)路線預(yù)計(jì)長(zhǎng)度R（單位：km）按式9-4計(jì)算高差中數(shù)的偶然中誤差mΔ外。
（式9-4）
洞內(nèi)高程控制測(cè)量，根據(jù)兩相向開挖洞口間的水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度L（單位：km）來進(jìn)行計(jì)算高差中數(shù)的偶然中誤差mΔ內(nèi)，如式9-5。
（式9-5）
例如，某隧道洞外水準(zhǔn)測(cè)量路線長(zhǎng)度為36 km，兩相向開挖洞口間的長(zhǎng)度為9 km，按式4-1-4和式4-1-5計(jì)算的洞外水準(zhǔn)測(cè)量精度應(yīng)不低于mΔ外=3±m(xù)m，洞內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)量精度應(yīng)不低于mΔ內(nèi)=5.7±m(xù)m。高程控制測(cè)量除滿足隧道貫通需要外，還應(yīng)滿足軌道鋪設(shè)精度的要求，如目前長(zhǎng)大隧道內(nèi)一般鋪設(shè)無砟軌道，無砟軌道鋪設(shè)要求高程控制測(cè)量為國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量精度，即mΔ=±1mm。所以綜合以上三個(gè)方面的影響，以三者精度高的上限為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制測(cè)量，也就是說無砟軌道長(zhǎng)大隧道高程控制測(cè)量的精度應(yīng)按不低于二等水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行。
作者：張冠軍
來源：隧道及地下工程大講堂
展開 成貴鐵路初步設(shè)計(jì) 落腳河大橋(68+128+68)m 連續(xù)剛構(gòu)計(jì)算分析 ￥5
：Ⅰ級(jí)
（2）橋上線路：雙線，線間距5m，直線、坡度20‰
(3) 旅客列車速度目標(biāo)值：350km/h，線路平面和重點(diǎn)橋隧工程等預(yù)留160km/h凈空限界
（4）牽引種類：電力
（5）閉塞類型：自動(dòng)閉塞
（6）建筑限界：滿足開行雙層集裝箱運(yùn)輸建筑限界要求
（7）設(shè)計(jì)荷載：ZK荷載（客車）；
(8) 橋梁守護(hù)類型：IV類
設(shè)計(jì)采用的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)：
(1)鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB 10002.1-2005）
(2)鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (TB 10002.3-2005)
(3)鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 (TB 10002.5-2005)
(4)鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (TB 10002.4-2005)
(5)《新建時(shí)速200公里客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（2003年10月，北京）（鐵建設(shè)函[2003]439號(hào)）；
(6)《新建鐵路橋上無縫線路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》（2003年6月，北京）（鐵建設(shè)函[2003]205號(hào))；
(7)鐵建鑒(1992)93號(hào)文《關(guān)于南昆線四座大橋橫向剛度的補(bǔ)充技術(shù)要求》；
1.2 計(jì)算理論和方法的選擇及說明
初步設(shè)計(jì)階段對(duì)主橋68+128+68m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋進(jìn)行了施工過程和成橋運(yùn)營(yíng)兩個(gè)階段的結(jié)構(gòu)分析。
展開 抗滑樁類型、設(shè)計(jì)及計(jì)算，這樣講解容易多了吧！
09
抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
抗滑樁樁身按受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)，當(dāng)無特殊要求時(shí)可不做變形、抗裂及撓度等驗(yàn)算。樁身混凝土的強(qiáng)度等級(jí)宜為C30，樁身中的主筋宜采用HRB 400鋼，箍筋可采用HRB 335鋼或HRB 400鋼。
10
抗滑樁內(nèi)力計(jì)算
國(guó)外通常采用線彈性地基系數(shù)法計(jì)算抗滑樁內(nèi)力，將滑面以上按懸臂樁考慮，并采用一般靜力學(xué)方法求解其內(nèi)力，而滑面以下采用有限差分法求解其內(nèi)力。國(guó)內(nèi)大多采用懸臂樁法和地基系數(shù)法。
懸臂樁法是最早提出的一種方法，具有簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，其將滑面以上視為懸臂梁，滑面以下視為Winkler彈性地基梁，由于其對(duì)樁的實(shí)際受力狀況偏于安全的簡(jiǎn)化，因而對(duì)樁的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果是過于保守的；地基系數(shù)法把整根梁作為彈性地基梁來處理，通常認(rèn)為其較接近抗滑樁的實(shí)際受力狀況，根據(jù)地基系數(shù)的假定不同，上述方法又分為“K”法、“m”法等。
對(duì)于懸臂式抗滑樁、樁前滑體可能滑動(dòng)的全埋式抗滑樁，通常采用懸臂樁法，對(duì)于一般的全埋式抗滑樁，上述兩種方法均可采用。《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10025)推薦使用懸臂樁法。
展開 抗滑樁類型、設(shè)計(jì)及計(jì)算，這樣講解容易多了吧！
09
抗滑樁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
抗滑樁樁身按受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)，當(dāng)無特殊要求時(shí)可不做變形、抗裂及撓度等驗(yàn)算。樁身混凝土的強(qiáng)度等級(jí)宜為C30，樁身中的主筋宜采用HRB 400鋼，箍筋可采用HRB 335鋼或HRB 400鋼。
10
抗滑樁內(nèi)力計(jì)算
國(guó)外通常采用線彈性地基系數(shù)法計(jì)算抗滑樁內(nèi)力，將滑面以上按懸臂樁考慮，并采用一般靜力學(xué)方法求解其內(nèi)力，而滑面以下采用有限差分法求解其內(nèi)力。國(guó)內(nèi)大多采用懸臂樁法和地基系數(shù)法。
懸臂樁法是最早提出的一種方法，具有簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，其將滑面以上視為懸臂梁，滑面以下視為Winkler彈性地基梁，由于其對(duì)樁的實(shí)際受力狀況偏于安全的簡(jiǎn)化，因而對(duì)樁的內(nèi)力計(jì)算結(jié)果是過于保守的；地基系數(shù)法把整根梁作為彈性地基梁來處理，通常認(rèn)為其較接近抗滑樁的實(shí)際受力狀況，根據(jù)地基系數(shù)的假定不同，上述方法又分為“K”法、“m”法等。
對(duì)于懸臂式抗滑樁、樁前滑體可能滑動(dòng)的全埋式抗滑樁，通常采用懸臂樁法，對(duì)于一般的全埋式抗滑樁，上述兩種方法均可采用。《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(TB 10025)推薦使用懸臂樁法。
展開 