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關(guān)鍵詞　軌道交通系統(tǒng)　環(huán)境　振動(dòng)影響分類號(hào)

1 　國內(nèi)外研究工作概況

隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展和城市規(guī)模的日益擴(kuò)大，振動(dòng)對(duì)大都市生活環(huán)境和工作環(huán)境的影響引起了人們的普遍注意. 國際上已把振動(dòng)列為七大環(huán)境公害之一，并開始著手研究振動(dòng)的污染規(guī)律、產(chǎn)生的原因、傳播途徑、控制方法以及對(duì)人體的危害等. 據(jù)有關(guān)國家統(tǒng)計(jì)，除工廠、企業(yè)和建筑工程外，交通系統(tǒng)引起的環(huán)境振動(dòng)(主要是引起建筑物的振動(dòng)) 是公眾反映中最為強(qiáng)烈的[ 1 ]. 隨著城市的發(fā)展，在交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃中，對(duì)環(huán)境影響的考慮越來越多. 這主要因?yàn)檫^去城市建筑群相對(duì)稀疏，而現(xiàn)在，隨著城市建設(shè)的迅猛發(fā)展， 多層高架道路、地下鐵道、輕軌交通正日益形成一個(gè)立體空間交通體系，從地下、地面和空中逐步深入到城市中密集的居民點(diǎn)、商業(yè)中心和工業(yè)區(qū). 如日本東京市內(nèi)的交通道路很多已達(dá)到5 ～7 層，離建筑物的最短距離小到只有幾米，加上交通密度的不斷增加，使得振動(dòng)的影響日益增大. 交通車輛引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)通過周圍地層向外傳播，進(jìn)一步誘發(fā)建筑物的二次振動(dòng)，對(duì)建筑物特別是古舊建筑物的結(jié)構(gòu)安全以及其中居民的工作和日常生活產(chǎn)生了很大的影響. 例如在捷克，繁忙的公路和軌道交通線附近，一些磚石結(jié)構(gòu)的古建筑因車輛通過時(shí)引起的振動(dòng)而產(chǎn)生了裂縫，其中布拉格、哈斯特帕斯和霍索夫等地區(qū)發(fā)生了由于裂縫不斷擴(kuò)大導(dǎo)致古教堂倒塌的惡性事件. 在北京西直門附近，距鐵路線約150 m 處一座五層樓內(nèi)的居民反映，當(dāng)列車通過時(shí)可感到室內(nèi)有較強(qiáng)的振動(dòng)，且受振動(dòng)影響一段時(shí)間后，室內(nèi)家具也發(fā)生了錯(cuò)位. 另外，由于人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高，對(duì)于同樣水平的振動(dòng)，過去可能不被認(rèn)為是什么問題，而現(xiàn)在卻越來越多地引起公眾的強(qiáng)烈反應(yīng). 這些都對(duì)交通系統(tǒng)引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)及其對(duì)周圍環(huán)境影響的研究提出了新的要求，也引起了各國研究人員的高度重視[ 2～21 ].

日本是振動(dòng)環(huán)境污染最為嚴(yán)重的國家之一，在其“公害對(duì)策基本法”中，明確振動(dòng)為七個(gè)典型公害之一的同時(shí)，還規(guī)定了必須采取有效措施來限制振動(dòng). 在“ 限制振動(dòng)法”中，特別對(duì)交通振動(dòng)規(guī)定了措施要求，以保護(hù)生活環(huán)境和人民的健康. T. Fujikake 、青木一郎和K. Hayakawa 等[ 9 ，17 ，21 ] 分別就交通車輛引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)發(fā)生機(jī)理、振動(dòng)波在地下和地面的傳播規(guī)律及其對(duì)周圍居民的影響進(jìn)行了研究，提出了周圍環(huán)境振動(dòng)水平的預(yù)測(cè)方法.

面對(duì)公眾的強(qiáng)烈反映，英國鐵路管理局研究發(fā)展部技術(shù)中心對(duì)車輛引起的地面振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)試，主要就行車速度、激振頻率和軌道參數(shù)的相關(guān)關(guān)系以及共振現(xiàn)象進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究. 瑞士聯(lián)邦鐵路和國際鐵路聯(lián)盟(U IC) 實(shí)驗(yàn)研究所(ORE) 共同執(zhí)行了一項(xiàng)計(jì)劃，以A. Zach 和G. Rutishauser 為首的研究小組研究了地鐵列車和隧道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)頻率和加速度特征，從改善線路結(jié)構(gòu)的角度提出了降低地鐵列車振動(dòng)對(duì)附近地下及地面結(jié)構(gòu)振動(dòng)影響的途徑. 美國G. P. Wilson 等針對(duì)鐵路車輛引起的噪聲和振動(dòng)，提出了通過改善道床結(jié)構(gòu)形式(采用浮板式道床) 和改革車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)造以減少輪軌接觸力的方法，降低地鐵車輛引起的噪聲和振動(dòng)的議.

交通車輛引起的結(jié)構(gòu)和地面振動(dòng)是城市交通規(guī)劃中的一個(gè)重要問題，由其進(jìn)一步引發(fā)的周邊建筑物振動(dòng)以及相應(yīng)的振動(dòng)控制和減振措施，在規(guī)劃和設(shè)計(jì)的最初階段就應(yīng)加以考慮. 為此，德國的J . Melke 等提出了一種基于脈沖激勵(lì)和測(cè)試分析的診斷測(cè)試方法，來預(yù)測(cè)市區(qū)鐵路線附近建筑物地面振動(dòng)水平，并通過不同測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的傳遞函數(shù)分析研究了振動(dòng)波的傳播規(guī)律. F. E. Richart 和R. D. Woods 等則針對(duì)隔振溝和板樁墻等隔振措施進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究.

此外，西班牙、捷克等國在這些方面也做了大量的測(cè)試、調(diào)查和研究工作，通過對(duì)幾種不同場(chǎng)地土的測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)，分析了列車引起的地面振動(dòng)波的傳播和衰減特性，并從降低行車速度、減輕荷載重量、提高路面平整度等方面提出了減少振害的措施.

在國內(nèi)，雖然城市建設(shè)起步得較晚，但隨著現(xiàn)代化的進(jìn)程，交通系統(tǒng)大規(guī)模發(fā)展的趨勢(shì)是極為迅速的. 由于軌道交通系統(tǒng)具有運(yùn)量大、速度快、安全可靠、對(duì)環(huán)境污染小、不占用地面道路等優(yōu)點(diǎn)，成為緩解城市交通擁擠和減少污染的一種有效手段. 目前，我國已經(jīng)擁有或正在建設(shè)地下鐵道的城市越來越多，不少城市還在籌建高架輕軌交通系統(tǒng). 近年來在城市交通系統(tǒng)建設(shè)中，對(duì)于振動(dòng)可能影響環(huán)境和周邊建筑物內(nèi)居民生活和工作的問題也進(jìn)行了預(yù)測(cè)，如擬議中的西直門至頤和園輕軌快速交通系統(tǒng)可能對(duì)附近的文化和科研機(jī)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)影響、地鐵南北中軸線可能對(duì)故宮等古建筑產(chǎn)生振動(dòng)影響、擬建的京滬高速鐵路滬寧段高速列車對(duì)蘇州虎丘塔可能產(chǎn)生振動(dòng)影響等. 為此，國內(nèi)不少單位已開始結(jié)合北京、上海、沈陽等一些大城市修建地鐵、輕軌交通系統(tǒng)時(shí)車輛引起的環(huán)境振動(dòng)問題進(jìn)行研究，發(fā)表了初步的研究成果[ 22～43 ].

2 　振動(dòng)的產(chǎn)生、傳播規(guī)律及其對(duì)環(huán)境的影響

對(duì)我國幾個(gè)典型城市的調(diào)查結(jié)果表明，交通車輛引起的環(huán)境振動(dòng)水平較高. 根據(jù)鐵路部門的實(shí)測(cè)，距線路中心線30 m 附近的振動(dòng)可達(dá)80 dB. 地鐵列車通過時(shí)，在地面建筑物上引起振動(dòng)的持續(xù)時(shí)間大約為10 s. 在一條線路上，高峰時(shí)，兩個(gè)方向1 h 內(nèi)可通過30 對(duì)列車或更多， 振動(dòng)作用的持續(xù)時(shí)間可達(dá)到總工作時(shí)間的15 %～20 %. 最近在我國某城市地鐵車輛段附近進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，結(jié)果表明，當(dāng)?shù)罔F列車以15～20 km/ h 的速度通過時(shí)，地鐵正上方居民住宅的振動(dòng)高達(dá)85 dB ， 如果列車速度達(dá)到正常運(yùn)行的70 km/ h 時(shí)，其振級(jí)可能還要大得多. 可見由列車運(yùn)行引起的環(huán)境振動(dòng)已不同程度地影響了居民的日常生活.

在軌道交通系統(tǒng)中，由運(yùn)行列車對(duì)軌道的沖擊作用產(chǎn)生振動(dòng)，并通過結(jié)構(gòu)(隧道基礎(chǔ)和襯砌或橋梁的墩臺(tái)及其基礎(chǔ)) 傳遞到周圍的地層，進(jìn)而通過土壤向四周傳播，誘發(fā)了附近地下結(jié)構(gòu)以及建筑物(包括其結(jié)構(gòu)和室內(nèi)家具) 的二次振動(dòng)和噪聲. 對(duì)于地下鐵道，其影響因素主要有列車速度、車輛重量、隧道基礎(chǔ)和襯砌結(jié)構(gòu)類型、軌道類型、是否采用了隔振措施等，此外列車與軌道的動(dòng)力相互作用也會(huì)加大振動(dòng)作用.

有調(diào)查表明，地鐵列車在隧道內(nèi)高速運(yùn)行時(shí)，距軌道水平距離1. 5 m 處，振級(jí)平均值為81 dB ;24 m 處，振級(jí)平均值為71. 6 dB. 這說明隨著距軌道水平距離的增加，振級(jí)將不斷衰減. 此外，地鐵振動(dòng)影響的范圍在很大程度上還取決于列車通過的速度及隧道的埋深. 速度越高，振動(dòng)干擾越強(qiáng)，影響范圍越大(列車速度每提高一倍，隧道和地面的振動(dòng)增加4～6 dB) ;埋深越大，影響范圍越小. 文獻(xiàn)[25 ] 采用計(jì)算機(jī)模擬的方法得到地鐵列車引起的地面振動(dòng)隨距離的分布:在距隧道中心線40 m 左右的地面為加速度的局部放大區(qū);對(duì)于1～3 Hz 的低頻振動(dòng)加速度，盡管幅值大小不同，都在0 、36 、60 m 附近出現(xiàn)了放大區(qū);對(duì)于5～6 Hz 的中頻加速度，只有0 m 和30 m 二個(gè)放大區(qū)，距離再大時(shí)就迅速衰減;對(duì)> 8 Hz 的高頻加速度則隨距離的增加而逐漸衰減. 北京曾就地鐵列車對(duì)環(huán)境的振動(dòng)影響進(jìn)行過實(shí)測(cè)，得到了與上述分布規(guī)律相同的結(jié)果.

對(duì)于高架輕軌系統(tǒng)，其影響因素主要有列車速度、車輛重量、橋梁結(jié)構(gòu)類型和基礎(chǔ)類型、橋梁跨度、剛度、撓度等，列車與橋梁的動(dòng)力相互作用也會(huì)加大振動(dòng)作用. 目前國內(nèi)尚無建成的高架輕軌系統(tǒng)，無法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試. 但文獻(xiàn)[22 ，23 ] 通過力學(xué)計(jì)算、文獻(xiàn)[29 ] 通過對(duì)鐵路高架橋和路基線路的實(shí)測(cè)分析，求得高架輕軌系統(tǒng)在列車運(yùn)行時(shí)所引起的周圍地層的振動(dòng)特性，得出了以下結(jié)論:

(1) 輕軌列車振動(dòng)所引起的地面振動(dòng)，在某一距離范圍內(nèi)，隨距線路距離的增加而衰減，在達(dá)一定距離后會(huì)出現(xiàn)反彈增大(約在40～60 m 間)，但總趨勢(shì)是隨距離的增大而逐漸衰減.

(2) 輕軌系統(tǒng)橋梁的基礎(chǔ)類型對(duì)地面振動(dòng)的影響非常大. 采用樁基時(shí)，地面振動(dòng)的位移、速度、加速度值均比采用平基時(shí)的小許多，且樁基時(shí)，地面振動(dòng)隨距線路距離的增加而衰減的速度也較平基時(shí)大. 甚至由于采用了不同的橋梁基礎(chǔ)，沿線建筑不同樓層的振動(dòng)響應(yīng)也有所不同. 采用淺平基礎(chǔ)時(shí)，上面樓層的響應(yīng)比下面樓層的強(qiáng)烈，采用樁基時(shí)各樓層的差別就小得多. (3) 高架橋線路與路基線路相比，環(huán)境振動(dòng)將大幅度降低. 距線路中心線30 m 處的振動(dòng)強(qiáng)度可降低5～10 dB.

(4) 高架輕軌的橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)注意避免車橋產(chǎn)生共振，以減小對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)的影響.

列車運(yùn)行對(duì)大地產(chǎn)生的振動(dòng)主要以三種波的形式傳播，即橫波、縱波和表面波. 日本Erichi Taniguehi 等的研究表明:位于地下2 m 深處振動(dòng)加速度值為地表的20 %～50 % ;4 m 深處為10 %～30 %. 可見在車輛運(yùn)行產(chǎn)生的環(huán)境振動(dòng)中，表面波占主要地位.

由于能量的擴(kuò)散和土壤對(duì)振動(dòng)能量的吸收，振動(dòng)波在傳播過程中將有所衰減. 不同類型的振源，不同的振動(dòng)方向，不同的傳播方向以及不同的土介質(zhì)，對(duì)振動(dòng)的衰減也是有區(qū)別的.

據(jù)文獻(xiàn)[ 2 ，29 ，30 ，34 ] 的實(shí)測(cè)結(jié)果知，振動(dòng)強(qiáng)度的分布具有以下特點(diǎn):從振源的頻率分布上看，以人體反應(yīng)比較敏感的低頻為主，其中50～60 Hz 的振動(dòng)強(qiáng)度較大;從列車速度的影響上看，隨行車速度的提高，振動(dòng)有增大的趨勢(shì);就地面振動(dòng)隨距離的衰減而言，距軌道中心線越近，同一列車引起的地面振動(dòng)就越大，反之則越小. 很多文獻(xiàn)認(rèn)為列車運(yùn)行所產(chǎn)生的地面振動(dòng)隨距線路距離增加而有較大的衰減是一般規(guī)律，見圖1 (a) . 但是也有文獻(xiàn)得出了不同的結(jié)果: 文獻(xiàn)[38 ] 和[ 42 ] 曾分別在橋梁(京沈線灤河橋，跨度32 m 上承式鋼板梁橋，橋墩高8～10 m ， 車速50～80 km/ h) 和線路附近(京廣線，車速25～110 km/ h) 測(cè)試了列車通過時(shí)地面振動(dòng)加速度隨距離的變化規(guī)律，結(jié)果分別見圖1(b) 和(c) . 圖1 中G 為振級(jí);ε為各測(cè)點(diǎn)加速度與路基處加速度的比值. 可以發(fā)現(xiàn)地面振動(dòng)分別在距橋墩60 m 左右處和距線路40 m 左右處出現(xiàn)了加速度反彈增大的現(xiàn)象. 這一測(cè)試結(jié)果是與理論計(jì)算的結(jié)果相吻合的[43 ]. (a) 位置分布(b) 橋梁附近(c) 線路附近

隨距離增大而振動(dòng)強(qiáng)度減弱的規(guī)律也適用于沿線建筑. 由于列車引起的地面水平方向振動(dòng)，在傳導(dǎo)過程中的衰減要快于垂直方向的振動(dòng)，因而沿線建筑物內(nèi)垂直方向的振動(dòng)將大于水平方向的振動(dòng). 實(shí)測(cè)結(jié)果表明:建筑物的水平振動(dòng)一般約小于垂直振動(dòng)10 dB[41 ] ，因此在評(píng)價(jià)建筑物受鐵路環(huán)境振動(dòng)的影響時(shí)，可以垂直方向的振動(dòng)為主. 就不同樓層而言，一般來說，中低層建筑，特別是4 層以下的，隨著樓層的增加，振動(dòng)的強(qiáng)度有增大的趨勢(shì). 文獻(xiàn)[41 ] 對(duì)7 座3～5 層樓房的測(cè)試結(jié)果和文獻(xiàn)[ 43 ] 的理論分析結(jié)果都表明:在距列車不同的距離上，3～5 層的振動(dòng)強(qiáng)度均比1 層高出約3～5dB.

隨列車速度的提高，附近建筑物內(nèi)的振動(dòng)有增大的趨勢(shì)(尤其是樓房) [ 41 ，43 ]. 而由列車引起的沿線地面建筑物振動(dòng)，其振級(jí)的大小與建筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)類型以及距地鐵的距離有密切的聯(lián)系. 對(duì)于基礎(chǔ)良好、質(zhì)量較大的高層鋼筋混凝土建筑，由于其固有頻率低，不易被激起較大的振動(dòng)，因而其振級(jí)較之自土壤傳來的振級(jí)可衰減10～20 dB. 在距地鐵隧道水平距離32 m 處，高層建筑地下室內(nèi)實(shí)測(cè)振級(jí)不大于60 dB ，1 層以上則測(cè)不出地鐵行駛時(shí)引起的振級(jí);基礎(chǔ)一般的磚混結(jié)構(gòu)住宅樓可衰減5～10 dB ; 而基礎(chǔ)較差的建筑，如輕質(zhì)結(jié)構(gòu)或淺基礎(chǔ)建筑，則衰減量很小，其振級(jí)與土壤振級(jí)接近，甚至還會(huì)出現(xiàn)室內(nèi)振動(dòng)大于室外地面振動(dòng)的情況.

3 　減振隔振控制措施

如前所述，城市軌道交通系統(tǒng)產(chǎn)生的振動(dòng)可以通過結(jié)構(gòu)和周圍地層傳播到振動(dòng)影響到的區(qū)域或個(gè)人. 為降低振動(dòng)或控制振動(dòng)的不利影響，可從降低振源的激振強(qiáng)度、切斷振動(dòng)的傳播 途徑或在傳播途徑上削弱振動(dòng)、合理規(guī)劃設(shè)計(jì)使建筑物避開振動(dòng)影響區(qū)等幾個(gè)方面著手. 根據(jù)有關(guān)資料，減少振源振動(dòng)可采取以下幾種措施[ 13 ， 34 ]:

(1) 采用60 kg/m 以上的重軌，并應(yīng)盡量采用無縫線路. 重軌具有壽命長，穩(wěn)定性能和抗振性能良好的特點(diǎn)，無縫線路則可消除車輪對(duì)軌道接頭的撞擊.

(2) 減輕車輛的簧下質(zhì)量，避免車輛與軌道產(chǎn)生共振，這樣可降低振動(dòng)強(qiáng)度10～15 dB.

(3) 對(duì)于地鐵而言，適當(dāng)增加埋深，使振動(dòng)振幅隨距離(深度) 增加而加大衰減;采用較重的隧道結(jié)構(gòu)也可降低振動(dòng)幅度.

(4) 對(duì)于在地面上運(yùn)行的輕軌系統(tǒng)，應(yīng)首先考慮采用高架橋梁. 與普通路基相比較，高架系統(tǒng)不但產(chǎn)生的振動(dòng)要小，而且占地面積也小，特別適合市區(qū).

(5) 高架輕軌系統(tǒng)的橋梁應(yīng)優(yōu)先采用混凝土梁以及整體性好、振動(dòng)較小的結(jié)構(gòu)形式;合理設(shè)計(jì)跨度和自振特性，以避免高速運(yùn)行的列車與結(jié)構(gòu)產(chǎn)生共振. 另外，墩臺(tái)采用樁基礎(chǔ)，可獲得較淺平基礎(chǔ)好的減振效果.

(6) 采用合適的道床和軌道結(jié)構(gòu)型式，增加軌道的彈性. 瑞士聯(lián)邦鐵路和比利時(shí)布魯塞爾自由大學(xué)等都在研究新型的彈性軌枕和復(fù)合軌枕以減小動(dòng)力沖擊力，并將有效地降低車輛、軌道和附近環(huán)境的振動(dòng).

轉(zhuǎn)貼于

對(duì)地鐵而言，為減少維修工作量，一般都采用整體道床，其中包套式短枕整體道床、塑料短枕整體道床、浮置板式整體道床等幾種道床型式都可起到減振作用. 對(duì)高架輕軌而言，道床結(jié)構(gòu)形式主要有兩種:一是有碴式道床結(jié)構(gòu)型式，二是無碴道床結(jié)構(gòu)型式. 從國外情況看，美國、加拿大多采用無碴式整體道床，德國、新加坡多采用有碴道床，香港地鐵高架部分均采用無碴道床，日本輕軌采用有碴道床和混凝土板式道床.

從減振效果來說碎石道床優(yōu)于整體道床，但碎石道床具有穩(wěn)定性較差、養(yǎng)護(hù)工作量大、自重較大、軌道建筑高度較大且道床易污染等缺點(diǎn)，所以宜采用整體道床，其彈性不足的問題可以利用減振效果好的彈性扣件或其它減振措施彌補(bǔ). 整體道床包括無枕式整體道床，短枕式整體道床，長枕式整體道床和縱向浮置板式整體道床. 其中縱向浮置板式整體道床減振效果顯著，尤其是低頻域減振效果更好. 無論是有碴道床還是整體道床，都可在道碴或凝土板下面設(shè)置橡膠減振墊，減振效果可達(dá)10～15 dB[ 2 ，4 ，14 ，34 ] . 采用適當(dāng)?shù)膹椥钥奂梢栽黾诱w道床的彈性. 例如，在北京地鐵使用的D TI 型和D TV 型扣件中，D TV 型扣件經(jīng)過室內(nèi)試驗(yàn)比D TI 型扣件可減少振動(dòng)5～8 dB.

彈性墊層是增加扣件彈性的重要組成部分. 要改善整體道床的缺點(diǎn)，可采用高彈性墊層， 以提供軌道所需用的彈性，緩沖列車的動(dòng)力作用. 北京地鐵一二期工程采用軌下10 mm 橡膠墊板、鐵墊板下一層塑料墊板作為彈性墊層，但發(fā)現(xiàn)彈性不足. 北京新建的地鐵和上海地鐵采用軌下一層、鐵墊板下兩層圓柱型橡膠墊板，均能滿足一般地段需要. 需要指出的是，道床型式、扣件型式及彈性墊層之間都要有合理的匹配關(guān)系. 為阻止表面波的傳播，可采取切斷振動(dòng)傳播途徑或在傳播途徑上削弱振動(dòng)的措施. 在地表層采取挖溝、筑墻等措施有一定效果. 有三種隔離模式:彈性基礎(chǔ)、明溝和充填式溝渠. 彈性基礎(chǔ)對(duì)較高頻率的隔振效果較好，但由于彈性基礎(chǔ)的存在，軌道上的最大低頻加速度會(huì)被放大， 所以無論是對(duì)運(yùn)行列車的平穩(wěn)性還是對(duì)于周圍環(huán)境的隔振來說，彈性基礎(chǔ)并不是很理想的方法;對(duì)于明溝和充填式溝渠，一般來說，減振溝越深，其有效隔振頻率的下限就越低，減振效果越好，它們可以完全切斷振動(dòng)波的傳播，只要溝的深度足夠，就可以獲得理想的隔振效果.

減振墻也常用來作隔振使用，其效能與減振溝類似. 有試驗(yàn)表明，減振墻的板質(zhì)、厚度和深度對(duì)減振效果均有影響. 向地層下打入柱樁，形成柱列或柱陣可以獲得顯著的減振效果，國外已成功地采用這種措施防止地鐵和其它振動(dòng)對(duì)建筑物的干擾. 對(duì)于點(diǎn)振源，在其周圍設(shè)置由具有一定質(zhì)量的隔振材料形成的阻波區(qū)( Wave Impeding Block) ，可以很好地隔絕振動(dòng)波的擴(kuò)散. 阻波區(qū)隔振的基本原理是利用隔振材料的振動(dòng)來吸收振源傳出的振動(dòng)能量，其減振效果與隔振材料的質(zhì)量和埋置深度、阻波區(qū)的寬度有關(guān). 臺(tái)灣某高架橋系統(tǒng)，在橋墩的周圍設(shè)置環(huán)狀的阻波區(qū)后，環(huán)外地層的振動(dòng)強(qiáng)度下降了5～15 dB[ 45 ].

4 　減輕軌道交通系統(tǒng)對(duì)周邊建筑物振動(dòng)影響的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

根據(jù)國內(nèi)外的研究成果，為減輕軌道交通系統(tǒng)對(duì)周邊建筑物的振動(dòng)影響，規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循以下原則:

(1) 規(guī)定地面建筑物到地鐵隧道或高架輕軌線路的水平距離，必須在古建筑附近修建地鐵時(shí)，還應(yīng)規(guī)定地鐵隧道的埋深，以利用振動(dòng)能量的傳播衰減來降低振動(dòng)水平.

(2) 對(duì)新規(guī)劃的建筑物，應(yīng)使其位置避開振動(dòng)波傳播的放大區(qū);對(duì)既有的古舊建筑物或其它對(duì)振動(dòng)敏感的建筑物，在規(guī)劃軌道交通線時(shí)，應(yīng)使振動(dòng)放大區(qū)離開它們的位置.

(3) 在地鐵及高架輕軌沿線的建筑物應(yīng)以基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)牢固的樓房為主，避免建造輕質(zhì)結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)較淺的房屋. 建筑物的振動(dòng)特性應(yīng)合理設(shè)計(jì)，以防止其振動(dòng)頻率與列車產(chǎn)生的振動(dòng)一致而形成共振.

(4) 在軌道交通規(guī)劃布局中，應(yīng)充分老慮利用振動(dòng)波的天然屏障，如河流、高大建筑物等， 來隔絕振動(dòng)的影響.

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篇3

關(guān)鍵詞：高速鐵路；接觸網(wǎng)；防雷；措施

從目前我國的高速鐵路的開通情況來看，一部分的線路雷擊事故還是較為頻繁的，雷害導(dǎo)致的跳閘也是其中的一個(gè)重要因素。隨著我國鐵道運(yùn)營里程的快速發(fā)展，重載以及高速鐵路的迅猛發(fā)展，從而減少因接觸網(wǎng)發(fā)生雷擊故障而造成的事故發(fā)生，它具有重要的理論意義與工程應(yīng)用價(jià)值。我們可以利用電氣化的幾何模型來分析回流線對(duì)于接觸網(wǎng)雷擊的屏蔽效果，并通過仿真軟件分析雷擊回流線的時(shí)候接觸網(wǎng)上所感應(yīng)的電壓。并深入研究高速鐵路 AT 供電的方式以及接觸網(wǎng)避雷線的保護(hù)情況，從而推導(dǎo)出高架橋單線與復(fù)線鐵路的避雷線設(shè)計(jì)高度。

一、國內(nèi)外高速鐵路接觸網(wǎng)防雷的現(xiàn)狀

隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展，應(yīng)考慮牽引高鐵線路的結(jié)構(gòu)等級(jí)與所經(jīng)過的地區(qū)的雷電災(zāi)害頻率，所經(jīng)過的土壤所含電阻率與地形地貌等自然條件的情況，共同來設(shè)計(jì)牽引系統(tǒng)所進(jìn)行的防雷設(shè)計(jì)。歐洲率先就擁有高速鐵路的國家之一，它對(duì)雷擊的接觸網(wǎng)造成了牽引性的供電系統(tǒng)災(zāi)害有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)是一年時(shí)間之內(nèi) 100千米牽引網(wǎng)將會(huì)遭受雷擊的次數(shù)來做為評(píng)定的標(biāo)準(zhǔn)，只是采用牽引變電的配帶綜合性自動(dòng)重合閘與避雷器來限制雷電電壓過高，避雷器不能夠減少因雷電的侵入而減少損害接觸網(wǎng)的次數(shù)，只能夠?qū)佑|網(wǎng)的過電壓起到有效的保護(hù)作用。無論是對(duì)于歐洲的氣候條件還是經(jīng)濟(jì)等方面的因素考慮高鐵的接觸網(wǎng)進(jìn)行有效的避雷也是十分重要的。

二、國內(nèi)接觸網(wǎng)防雷接地設(shè)計(jì)的概況

我國鐵道接觸網(wǎng)的防雷設(shè)計(jì)主要是依據(jù)《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》、《鐵路電力牽引供電設(shè)計(jì)規(guī)范》與《鐵路防雷、電磁兼容及接地工程技術(shù)暫行規(guī)定》來進(jìn)行規(guī)定的。根據(jù)雷電日的數(shù)量來分為4個(gè)等級(jí)管理區(qū)域：年平均雷電日在20d及以下地區(qū)為少雷區(qū)，年平均雷電日在20d以上、40d及以下地區(qū)為多雷區(qū)，年平均雷電日在40d以上、60d及以下地區(qū)為高雷區(qū)，年平均雷電日在60d以上地區(qū)為強(qiáng)雷區(qū)?！陡咚勹F路設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定重污染或是重雷區(qū)以及高路基、隧道口等重要的地段接觸網(wǎng)應(yīng)該增設(shè)氧化鋅避雷器。接觸網(wǎng)中的防雷設(shè)備主要是指接觸網(wǎng)上所安裝的避雷器，為了減少對(duì)綜合接地系統(tǒng)上其它電氣設(shè)備的影響。

三、高速鐵路接觸網(wǎng)防雷的措施

（一）接觸網(wǎng)安裝形式

現(xiàn)有高速鐵路一般是采用AT供電方式，AF線與PW線安裝位置，此時(shí)的PW線安裝位置在AF線下方。采用電氣應(yīng)為：幾何模型與先導(dǎo)發(fā)展模型的應(yīng)計(jì)算該安裝形式下的接觸網(wǎng)線路來直接減少落雷的閃絡(luò)概率，將它調(diào)試為自然雷中的90%為負(fù)極性。雷擊閃絡(luò)的次數(shù)和線路的暴露寬度 D（ I）以及地閃密度是息息相關(guān)的。再乘以地閃密度即可以求出線路的年雷擊閃絡(luò)次數(shù)。PW線位置提高后還可對(duì)AF線與T線產(chǎn)生屏蔽，AF 線與T線直接落雷的次數(shù)將會(huì)大大的降低，但PW線落雷的雷電流幅值較高的時(shí)侯還是會(huì)造成AF線與 T線絕緣子的反擊閃絡(luò)，另外AF線與T線絕緣子仍存在雷電感應(yīng)閃絡(luò)的可能。

（二）合成絕緣子的采用

雷電所造成的接觸網(wǎng)重合閘失敗，將會(huì)導(dǎo)致供電的停止，其最根本的原因就是絕緣子受到了工頻續(xù)流電弧燒蝕后的炸裂、破損，線路絕緣不能自行進(jìn)行恢復(fù)，重合閘就會(huì)失敗。如上所述，為了防止絕緣子的燒蝕損壞，一定要防止線路閃絡(luò)與工頻電弧建立。目前，我國輸配電線路中所采用的絕緣子有瓷絕緣子、玻璃絕緣子與合成硅橡膠絕緣子，線路所具備的重合閘條件，而非瓷絕緣子燒蝕后的傘群已是完全脫落的。合成絕緣子在工頻電化燒蝕之后，硅橡膠材料的成分將會(huì)發(fā)生變化，材料中遇熱的易分解成分完全揮發(fā)，合成的絕緣子對(duì)提高線路 重合閘成功概率有一定的優(yōu)勢(shì)，并不能夠完全解決線路的防雷問題，建議作為其它主要防護(hù)手段的輔助手段規(guī)避。

（三）接觸網(wǎng)防雷接地

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定：對(duì)于國家級(jí)的會(huì)堂、大型展覽與博覽建筑物、國家級(jí)檔案館的重要給水水泵是特別重要的建筑物，應(yīng)該劃為第二類的防雷建筑物。對(duì)第二類的防雷建筑物的外部防雷裝置應(yīng)接地設(shè)置，相應(yīng)同時(shí)設(shè)定方閃電感應(yīng)、內(nèi)部防雷、電氣與電子系統(tǒng)等接地共用裝置建設(shè)，雷擊時(shí)都會(huì)成為雷電流的引下線路。當(dāng)采用綜合性的接地系統(tǒng)時(shí)，綜合性接地系統(tǒng)的接地電阻不能夠大于1歐姆，在綜合性接地施工的過程中要及時(shí)施工完成，還應(yīng)實(shí)測(cè)接地的電阻，如果達(dá)不到建網(wǎng)的要求，應(yīng)該采取可靠有效的降阻措施。

四、結(jié)論

鑒于高鐵的雷電防護(hù)問題它從原理上是無論采用何種措施，都只能夠減少雷電所引起的故障概率或是跳閘概率，AF線懸掛的采用合成絕緣子，應(yīng)認(rèn)真做好接觸網(wǎng)的防雷接地措施。我國目前的規(guī)范都只有相關(guān)的措施要求，但是沒有接觸網(wǎng)系統(tǒng)的耐雷水平與跳閘率或是故障率等具體的規(guī)避標(biāo)準(zhǔn)，防雷設(shè)計(jì)的深度不容易把握?？偠灾ㄗh完善我國高鐵的接觸網(wǎng)系統(tǒng)的耐雷水平、跳閘率或是故障率等具體指標(biāo)，應(yīng)積極設(shè)定科學(xué)合理的規(guī)避方針，鐵路綜合性接地系統(tǒng)便是極好的雷電引下接地裝置，應(yīng)該充分利用。

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篇4

關(guān)鍵詞：地鐵工程測(cè)量

 

地鐵工程施工測(cè)量的施測(cè)環(huán)境和條件復(fù)雜，要求的施測(cè)精度又相當(dāng)高，必須精心施測(cè)和進(jìn)行成果整理，工程測(cè)量成果必須符合相關(guān)規(guī)范的要求。論文參考網(wǎng)。

地鐵工程測(cè)量的測(cè)量特點(diǎn)

（1）車站包括主體結(jié)構(gòu)、出入口和風(fēng)道。采用明挖及蓋挖順作法施工方法，施工工藝復(fù)雜，工序轉(zhuǎn)換快，地下施測(cè)條件差，測(cè)量工作量大。

（2）地面導(dǎo)線控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)由地面?zhèn)鬟f到地下，必須保證精度，且要布設(shè)形成檢測(cè)條件并經(jīng)常復(fù)測(cè)控制點(diǎn)。

（3）對(duì)于車站主體結(jié)構(gòu)，凈寬尺寸在建筑限界之外，還應(yīng)考慮如下的加寬量：50mm綜合施工誤差＋H/150鉆孔灌注樁施工誤差及水平位移。論文參考網(wǎng)。

（4）區(qū)間暗挖先通過豎井，再通過橫通道分別進(jìn)入左、右線隧道，并且曲線半徑較小，造成了后視距離短、轉(zhuǎn)角多，給正洞內(nèi)導(dǎo)線延伸帶來一定難度。

平面控制測(cè)量

根據(jù)地鐵工程特點(diǎn)，利用建設(shè)管理方提供的測(cè)量控制點(diǎn)，在場(chǎng)區(qū)內(nèi)按精密導(dǎo)線網(wǎng)布設(shè)。

精密導(dǎo)線技術(shù)精度要求：導(dǎo)線全長3～5km，平均邊長為350m，測(cè)角中誤差≤±2.5″，最弱點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差≤±15mm，相鄰點(diǎn)的相對(duì)點(diǎn)位中誤差≤±8mm，方位角閉合差≤±5（n為導(dǎo)線的角度個(gè)數(shù)）,導(dǎo)線全長相對(duì)閉合差≤1/35000；導(dǎo)線點(diǎn)位可充分利用城市已埋設(shè)的永久標(biāo)志，或按城市導(dǎo)線標(biāo)志埋設(shè)。位于車站地區(qū)的導(dǎo)線點(diǎn)必須選在基坑開挖影響范圍之外，穩(wěn)定可靠，而且應(yīng)能與附近的GPS點(diǎn)通視。

車站平面控制測(cè)量

利用測(cè)設(shè)好的平面控制網(wǎng)，以車站的兩個(gè)軸線方向?yàn)榛€方向，直接把軸線控制點(diǎn)測(cè)設(shè)于車站基坑邊，經(jīng)檢查復(fù)核無誤后，設(shè)立護(hù)樁，利用軸線控制點(diǎn)通過全站儀把車站軸線直接投測(cè)到基坑內(nèi)，并對(duì)車站結(jié)構(gòu)進(jìn)一步進(jìn)行施工放線。若受場(chǎng)地影響，為保證測(cè)量精度，也可按以下分步方法進(jìn)行測(cè)設(shè)。

區(qū)間暗挖隧道平面控制測(cè)量

施工豎井平面尺寸較小，井深多在20米左右，擬采用豎井聯(lián)系三角形測(cè)量,即通過豎井懸掛兩根鋼絲，由近井點(diǎn)測(cè)定與鋼絲的距離和角度，從而算得鋼絲的坐標(biāo)以及它們的方位角，然后在井下認(rèn)為鋼絲的坐標(biāo)和方位角已知，通過測(cè)量和計(jì)算便可得出地下導(dǎo)線的坐標(biāo)和方位角，這樣就把地上和地下聯(lián)系起來了。

施工放樣測(cè)量

施工中的測(cè)量控制采用極坐標(biāo)法進(jìn)行施測(cè)。為了加強(qiáng)放樣點(diǎn)的檢核條件，可用另外兩個(gè)已知導(dǎo)線點(diǎn)作起算數(shù)據(jù)，用同樣方法來檢測(cè)放樣點(diǎn)正確與否，或利用全站儀的坐標(biāo)實(shí)測(cè)功能，用另兩個(gè)已知導(dǎo)線點(diǎn)來實(shí)測(cè)放樣點(diǎn)的坐標(biāo)，放樣點(diǎn)理論坐標(biāo)與檢測(cè)后的實(shí)測(cè)坐標(biāo)X、Y值相差均在±3mm以內(nèi)，可用這些放樣點(diǎn)指導(dǎo)隧道施工。也可用放線兩個(gè)點(diǎn)，用尺子量測(cè)兩點(diǎn)的距離進(jìn)行復(fù)核，距離相差在±2mm以內(nèi)，可用這些點(diǎn)指導(dǎo)隧道施工。

暗挖區(qū)間隧道施工放樣主要是控制線路設(shè)計(jì)中線、里程、高程和同步線。隧道開挖時(shí)，在隧道中線上安置激光指向儀，調(diào)節(jié)后的激光代表線路中線或隧道中線的切線或弦線的方向及線路縱斷面的坡度。每個(gè)洞的上部開挖可用激光指向儀控制標(biāo)高，下部開挖采用放起拱線標(biāo)高來控制。施工期間要經(jīng)常檢測(cè)激光指向儀的中線和坡度，采用往返或變動(dòng)兩次儀器高法進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量。在隧道初支過程中，架設(shè)鋼格柵時(shí)要嚴(yán)格的控制中線、垂直度和同步線，其中格柵中線和同步線的測(cè)量允許誤差為±20mm，格柵垂直度允許誤差為3°。

高程控制測(cè)量

（1）車站高程控制測(cè)量

對(duì)于車站施工時(shí)的高程測(cè)量控制，利用復(fù)核或增設(shè)的水準(zhǔn)基點(diǎn)，按精密水準(zhǔn)測(cè)量要求把高程引測(cè)到基坑內(nèi)，并在基坑內(nèi)設(shè)置水準(zhǔn)基點(diǎn)，且不能少于兩個(gè)，通過基坑內(nèi)和地面上的水準(zhǔn)基點(diǎn)對(duì)車站施工進(jìn)行高程測(cè)量控制。

（2）區(qū)間隧道高程控制測(cè)量

區(qū)間隧道高程測(cè)量控制，通過豎井采用長鋼卷尺導(dǎo)入法把高程傳遞至井下，向地下傳遞高程的次數(shù)，與坐標(biāo)傳遞同步進(jìn)行。論文參考網(wǎng)。先作趨近水準(zhǔn)測(cè)量，再作豎井高程傳遞。

地下控制網(wǎng)平差和中線調(diào)整

隧道貫通后，地下導(dǎo)線則由支導(dǎo)線經(jīng)與另一端基線邊聯(lián)測(cè)變成了附合導(dǎo)線，支線水準(zhǔn)也變成了附合水準(zhǔn)，當(dāng)閉合差不超過限差規(guī)定時(shí)，進(jìn)行平差計(jì)算。

按導(dǎo)線點(diǎn)平差后的坐標(biāo)值調(diào)整線路中線點(diǎn)，改點(diǎn)后再進(jìn)行中線點(diǎn)的檢測(cè)，直線夾角不符值≤±6″，曲線上折角互差≤±7″，高程亦要使用平差后的成果。

隧道貫通后導(dǎo)線平差的新成果將作為凈空測(cè)量、調(diào)整中線、測(cè)設(shè)鋪軌基標(biāo)及進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的起始數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：《城市測(cè)量規(guī)范》CJJ8

《地下鐵道、輕軌交通工程測(cè)量規(guī)范》GB50308

《工程測(cè)量規(guī)范》GB50026

《工程測(cè)量》 邵自修 冶金工業(yè)出版社 1997

《工程測(cè)量》 揚(yáng)松林 中國鐵道出版社 2002

《測(cè)量平差基礎(chǔ)》 武漢測(cè)繪科技大學(xué) 1994

篇5

關(guān)鍵詞：昆明南站，建筑方案，概念設(shè)計(jì)

 

在國家采取積極的財(cái)政政策以擴(kuò)大內(nèi)需的總體經(jīng)濟(jì)方針指導(dǎo)下，基建投資的重點(diǎn)由公路向鐵路轉(zhuǎn)移。鐵路項(xiàng)目批復(fù)和開工速度明顯加快，鐵路建設(shè)各項(xiàng)相關(guān)工作都相對(duì)提速。在我國通過加大鐵路建設(shè)投資拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的宏觀大背景下，鐵路建設(shè)投資將會(huì)保持較快增速。正是在這種大環(huán)境下，促成了我們省院二所與武漢鐵四院的這次合作，組成聯(lián)合體共同參與了歷時(shí)三個(gè)月的昆明南站建筑概念設(shè)計(jì)方案投標(biāo)。

1.設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備

此次投標(biāo)從09年3月13日開始，第一輪于5月18日結(jié)束。在兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)我們需要完成的是昆明南站站房的建筑造型設(shè)計(jì)，以及車站配套的公共交通樞紐，周邊道路規(guī)劃等車站相關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容。車場(chǎng)總設(shè)計(jì)規(guī)模為30站臺(tái)面30線，建筑面積按10萬平方米控制。

1.1現(xiàn)場(chǎng)踏勘的重要性

以往我們的工作模式都對(duì)投標(biāo)開始之前的現(xiàn)場(chǎng)踏勘不太重視，有時(shí)候甚至不是設(shè)計(jì)人員去到現(xiàn)場(chǎng)，這就會(huì)導(dǎo)致真正的設(shè)計(jì)人員無法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的狀況有準(zhǔn)確的把握，或者在轉(zhuǎn)述的過程中對(duì)一些關(guān)鍵問題的忽略和遺漏。鐵四院在這方面的重視程度值得我們借鑒。在昆明南站的現(xiàn)場(chǎng)踏勘，他們派了老總和設(shè)計(jì)人去，并且全程用DV錄像，再加上照片及錄音筆的補(bǔ)充，這樣就不會(huì)漏過任何一個(gè)細(xì)節(jié)，而且沒去過現(xiàn)場(chǎng)的人也能最直觀的了解情況，這樣就不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)述過程中的錯(cuò)漏或者理解錯(cuò)誤。

1.2前期準(zhǔn)備資料的制作

在與鐵四院的合作中發(fā)現(xiàn)他們有個(gè)很好的習(xí)慣，就是對(duì)資料收集的系統(tǒng)化和重視。不管是昆明南站投標(biāo)，還是現(xiàn)在正在進(jìn)行的向莆鐵路沿線站房設(shè)計(jì)，他們都會(huì)把當(dāng)?shù)氐奈幕尘?，?biāo)志建筑，歷史古跡等對(duì)設(shè)計(jì)有用的素材和資料收集好，并整理很正式的演示文檔。在這樣的系統(tǒng)收集整理當(dāng)中，設(shè)計(jì)人既能全面的了解當(dāng)?shù)匚幕厣?，也能方便在以后的方案匯報(bào)中，更好的介紹自己的設(shè)計(jì)，或者使中途加入的設(shè)計(jì)人員能更快的進(jìn)入角色，提供了很好的幫助。

1.3制定詳細(xì)計(jì)劃

制定詳細(xì)的計(jì)劃有利于統(tǒng)籌的領(lǐng)導(dǎo)整個(gè)設(shè)計(jì)過程，通過合理安排時(shí)間，嚴(yán)守設(shè)計(jì)進(jìn)度，會(huì)使整個(gè)設(shè)計(jì)過程有條不紊的進(jìn)行下去。把計(jì)劃詳細(xì)列出來后，貼在自己的桌旁，每天都會(huì)有個(gè)清晰的思路，準(zhǔn)確把握自己的時(shí)間安排，是設(shè)計(jì)質(zhì)量更高。

2.設(shè)計(jì)過程

2.1封閉集中辦公模式

在鐵四院的建議下，這次昆明南站我們采用了封閉集中辦公的模式，在華中理工大學(xué)的學(xué)術(shù)交流中心內(nèi)進(jìn)行集中辦公。鐵四院方面對(duì)此給出的理由是，能最大限度的利用閑散時(shí)間，并且有一個(gè)安靜的環(huán)境來給大家靈感，同時(shí)也是為了設(shè)計(jì)方案的保密。于是在投標(biāo)的前一個(gè)多月時(shí)間，我們都是在華中理工大學(xué)內(nèi)生活、工作和設(shè)計(jì)。但是在設(shè)計(jì)過程中，我們也感受到了這種工作模式的利弊。由于住宿的房間和工作的會(huì)議室都處于學(xué)術(shù)交流中心的同一樓層，造成了每天“兩點(diǎn)一線”的生活工作模式。單一的工作及生活場(chǎng)所，的確使工作效率有所提高，但這是建立在取消了所有假期及每天都加班到晚上11點(diǎn)之后的基礎(chǔ)上。這樣的封閉模式對(duì)提高思維活躍性上是不利的。人都被圍困起來了，思維如何能活躍呢？而且這樣的封閉辦公，對(duì)成本的投入也比較大。據(jù)悉鐵四院經(jīng)過這次投標(biāo)之后，也打算取消這種辦公模式了。

2.2設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)述

畫草圖，是投標(biāo)前期最重要的設(shè)計(jì)過程。由于參考書籍比較少，每天只能通過互聯(lián)網(wǎng)來查找相關(guān)設(shè)計(jì)資料，然后在草圖紙上進(jìn)行思維碰撞。手繪草圖是最能快速反映出自己思維的手段，每天我們會(huì)議室內(nèi)8，9個(gè)人，就是不停的勾草圖，在繪圖紙上記錄下思維的過程。我們也有利用制作工作模型的方式，更加直觀的控制建筑體型。論文格式。大家也會(huì)在畫草圖的過程中討論，當(dāng)發(fā)現(xiàn)一個(gè)比較有創(chuàng)意或者有發(fā)展?jié)摿Φ慕ㄖw形時(shí)，就會(huì)再進(jìn)一步的討論和深化下去，由草圖模型進(jìn)一步到電腦模型，逐步控制深入。

2.3評(píng)標(biāo)方式（吸引目光的方案，排除法挑選好方案）

當(dāng)草圖的數(shù)量和深度達(dá)到一定程度的時(shí)候，我們就會(huì)把渲染的草圖模型打印出來，整理成統(tǒng)一的A4格式，貼在墻上，以最直觀的方式來進(jìn)行方案比選，同時(shí)也是拋磚引玉來刺激大家的思維。到了內(nèi)部評(píng)選方案的那天，會(huì)把院領(lǐng)導(dǎo)及相關(guān)人員邀請(qǐng)過來，然后大家就面對(duì)著這片布滿方案的墻壁，來對(duì)方案發(fā)表意見?；疖囌菊痉吭O(shè)計(jì)有它的特殊性。由于平面功能比較單一，并且已經(jīng)形成了自己的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并不適宜做太突出的顛覆性的改變，所以大家評(píng)比的標(biāo)準(zhǔn)都集中到了建筑造型上來。一個(gè)吸引眼球的造型和巧妙的立意，成為了評(píng)選的最重要標(biāo)準(zhǔn)。在評(píng)選過程中，會(huì)把近期曾經(jīng)出現(xiàn)過的造型給排除，以免引起類同之說，成為方案的致命傷。這些方案都會(huì)被直接從墻上撤下來。經(jīng)過一輪篩選后，會(huì)把比較平庸的造型及比例不妥的，沒有前途的也撤下來。最后剩下在墻上的，都是有自己獨(dú)到之處，或者得到部分人認(rèn)同的方案。

在第一輪方案評(píng)選之前，我們都是按照自己的思路及想法，充分發(fā)散思維的去做方案，沒有太多的約束。當(dāng)?shù)谝惠喎桨冈u(píng)選結(jié)果出來，確定了某個(gè)方向作為主線思路之后，我們所有人就會(huì)圍繞這這個(gè)想法來做方案。我們?cè)诘谝惠喆_定了“綻放的春城”作為我們的設(shè)計(jì)立意，大家就會(huì)在這個(gè)立意的指導(dǎo)下來發(fā)揮創(chuàng)意，集中力量攻破一點(diǎn)，也就初步形成了第一輪方案的雛形。

3.成圖的完善

3.1最終確定方案

在第一輪確定了以“綻放的春城”為主題后，在大體形一致的基礎(chǔ)上，我們?cè)诮ㄖ砥ど习l(fā)展了兩個(gè)方向。一個(gè)是鐵四院方面的以規(guī)整為主的網(wǎng)格交錯(cuò)的表皮，我們則做了以自然生長為主題的構(gòu)思。在最終權(quán)衡中，還是以穩(wěn)妥為主，選擇了保守一點(diǎn)網(wǎng)格交錯(cuò)的方案，我們的浪漫構(gòu)思作為比選方案一同遞交。

在方案比選中，我們的方案被專家提出的幾點(diǎn)問題是，設(shè)計(jì)帶有隨機(jī)性，不利于以后施工，而且尺度巨大，沒有對(duì)使用者提供親近感。論文格式。我的理解是，在尺度感方面，這是兩個(gè)方案共同的硬傷，當(dāng)這個(gè)體型確定下來后，巨大的基座已經(jīng)決定了這個(gè)建筑不是一個(gè)對(duì)人有親切感的建筑，他的尺度的失去，是整個(gè)體型決定的，而并不在于表皮的各種形式搭配。網(wǎng)格狀的鋼構(gòu)和我們?cè)O(shè)計(jì)的樹枝狀形體，尺寸上是相差無幾的。最大的破綻在于，這前面的兩個(gè)形體完全與車站的交通建筑性質(zhì)無關(guān)，即使沒有了，這個(gè)車站也完全成立。是完全為了吸引眼球及給建筑強(qiáng)加上意義而去做的一個(gè)設(shè)計(jì)。當(dāng)然，在第一輪評(píng)選并且沒有更好的理念的時(shí)候，這是目前我們能做的最好選擇。

3.2文本制作的模式

鐵四院的工作模式不同于我們，也體現(xiàn)在后期的成圖文本制作上。他們把設(shè)計(jì)人員的所有精力，大部分都投入到前期的設(shè)計(jì)中去，在后面的成果整理，匯總成圖，都不需要我們花太多的心思，會(huì)交給另外專門負(fù)責(zé)做排版的同事完成。這樣既能保證我們把所有心思都集中到設(shè)計(jì)構(gòu)思中，也能使后期排版及文本成冊(cè)更加專業(yè)及迅速。以往我們都在后期制作中投入大量時(shí)間精力，往往熬夜都在成圖的過程中，把設(shè)計(jì)的精力分散了。

4.第二輪的戰(zhàn)略模式

4.1分析對(duì)手，找準(zhǔn)目標(biāo)

由于在第一輪競(jìng)賽中我們并沒有找到一個(gè)很好的設(shè)計(jì)構(gòu)思點(diǎn)，所以把目標(biāo)定在了以一個(gè)極度吸引人的造型，先進(jìn)入第二輪再重新調(diào)整。第一輪結(jié)果出來后，我們也意料中的以第四名入圍。論文格式。從以往的經(jīng)驗(yàn)，鐵四院是很善于進(jìn)行第二輪的修改和沖刺的，經(jīng)?？梢栽诘诙喴猿銎洳灰獾臉?gòu)思來重新獲得鐵道部的注意。經(jīng)過分析討論，大家都一致覺得第三名中南院的設(shè)計(jì)方案“雀舞云南”是潛在威脅最大的對(duì)手。飛揚(yáng)的姿態(tài)，極具民族味道的符號(hào)，簡(jiǎn)潔的造型，他們的方案使人印象深刻。

4.2深化自己的設(shè)計(jì)

第二輪深化設(shè)計(jì)我們從6月4日開始，約兩周時(shí)間。在深化過程中我們對(duì)第一輪的構(gòu)思進(jìn)行了顛覆，定下了我們?cè)O(shè)計(jì)的主題是“雀舞春城”。原來第一輪的“綻放的春城”方案，由于構(gòu)思和造型都存在明顯缺陷，就不再深入發(fā)展了。我們一組7個(gè)人，就圍繞著孔雀這個(gè)主題來進(jìn)行構(gòu)思設(shè)計(jì)，設(shè)法找到一個(gè)最好的切入點(diǎn)，既能體現(xiàn)建筑的宏偉體量，又能反映孔雀意念的點(diǎn)睛之筆。在大的建筑體形確定后，我們采取了分組完善細(xì)部的方式，每個(gè)小組負(fù)責(zé)一個(gè)細(xì)部的設(shè)計(jì)，并且隨時(shí)進(jìn)行整體的協(xié)調(diào)和溝通，力求整個(gè)建筑都能以最完美的姿態(tài)出現(xiàn)。在整個(gè)深化的過程中，也有因?yàn)樵O(shè)計(jì)上的各執(zhí)己見而引起激烈的討論，也經(jīng)歷了柳暗花明又一村的驚喜，大家都在合作設(shè)計(jì)中充分享受著建筑設(shè)計(jì)帶來的苦惱和樂趣。

5.總結(jié)

今年和以往的工作經(jīng)歷有了很大的改變，不再是有頭無尾的兼顧各種事情，而是能夠?qū)Ｐ牡匕阉芯Χ挤旁谝粋€(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)工作中。事實(shí)也證明了對(duì)于這種全國性的投標(biāo)，必須要有一個(gè)完善配備的團(tuán)隊(duì)，充足的時(shí)間，詳盡的計(jì)劃和公開的內(nèi)部評(píng)審機(jī)制，才能得到好的成績，做出更加完善的設(shè)計(jì)方案。

篇6

關(guān)鍵詞：大直徑盾構(gòu) 擴(kuò)挖 地鐵車站限界 側(cè)式站臺(tái)

Study on design schemes for metro station driven with enlarging large-diameter shield tunnels

Wang Wenjun,Li Aimin,Zeng Deguang

Abstract：For solving the problem of the construction of metro station in a complex environment, the trial section project of the Beijing metro Line 14 is taked as subject investigated for the construction schemes, the design schemes of metro station driven with enlarging large-diameter shield tunnels were proposed to study.

Key words：large-diameter shield; enlarged excavation; metro station; gauge ; side platform

1背景

隨著北京城市建設(shè)、地面交通和地鐵建設(shè)的快速發(fā)展，地鐵的建設(shè)用地愈來愈緊張，周邊環(huán)境愈來愈復(fù)雜。特別是一些道路狹窄、周圍建筑物密集、地下管線復(fù)雜的地段采用常規(guī)的地鐵施工方法，給人民生活帶來不便，對(duì)城市交通產(chǎn)生很大影響，同時(shí)造成管線改移困難、費(fèi)用高等問題。在城市中心區(qū)修建地鐵，這些問題將愈發(fā)突出。為了適應(yīng)今后北京地鐵的發(fā)展，結(jié)合北京的特點(diǎn)，尋求一種適應(yīng)性高、靈活性好、對(duì)現(xiàn)狀地上和地下環(huán)境影響小的設(shè)計(jì)和施工方法，故在北京地鐵十四號(hào)線進(jìn)行盾構(gòu)擴(kuò)挖設(shè)計(jì)和施工試驗(yàn)研究。結(jié)合本線的環(huán)境條件和工程難點(diǎn)等情況，選擇將臺(tái)路站、萬紅西街站、東四環(huán)北路站~將臺(tái)路站區(qū)間、將臺(tái)路站~萬紅西街站區(qū)間、萬紅西街站~阜通東大街站區(qū)間兩站三區(qū)間作為試驗(yàn)段為背景，提出大直徑盾構(gòu)擴(kuò)挖修建地鐵的思路，并進(jìn)行了分析研究。

2 大盾構(gòu)擴(kuò)挖車站方案的提出

2.1目前地鐵車站和區(qū)間常規(guī)的施工方式及存在的問題

目前地鐵車站主要采用明（蓋）挖法和暗挖法施工，區(qū)間主要采用盾構(gòu)法和礦山法施工，也有部分區(qū)間采用明挖法施工。 通常車站采用明（蓋）法施工，在車站兩端設(shè)置盾構(gòu)端頭井，區(qū)間才有條件采用盾構(gòu)法施工；而暗挖車站目前只做到盾構(gòu)調(diào)頭，還不具備直接在車站端部設(shè)置始發(fā)井和接收井，實(shí)現(xiàn)始發(fā)和接收的功能。若要具備始發(fā)條件，需要在區(qū)間上另設(shè)盾構(gòu)始發(fā)井。要具備接收條件，也需要在車站端部將盾構(gòu)機(jī)平移到風(fēng)井后，再進(jìn)行接收。這些因素大大地制約了區(qū)間采用盾構(gòu)施工的條件；目前，在建成區(qū)實(shí)施地鐵車站受周邊建筑、地下管線、地面交通等周邊環(huán)境條件的制約，明挖施工條件越來越困難，另外車站暗挖施工又制約了區(qū)間的盾構(gòu)施工。

2.2試驗(yàn)段工程特點(diǎn)

東四環(huán)北路站至阜通東大街段線路經(jīng)過酒仙橋地區(qū)的老區(qū)，酒仙橋路是本地區(qū)唯一主干路，萬紅西街是連接廣順南大街與酒仙橋路主要道路，道路紅線僅40m，特別是萬紅西街站處道路寬度僅為17m（圖1為萬紅西街站道路斷面），兩側(cè)建筑緊貼紅線布置，交通導(dǎo)改難度大，地下管線改移量大，因此，將臺(tái)路、萬紅西街站的車站明挖實(shí)施難度較大。本段起點(diǎn)東四環(huán)北路站位于四環(huán)路外，有大盾構(gòu)的始發(fā)條件。萬紅西街站后具備較好的盾構(gòu)接收條件,且根據(jù)地勘資料，這段范圍的地層條件比較好，比較適合采用盾構(gòu)施工，因此，經(jīng)過研究和比選，選取本段線路作為大盾構(gòu)擴(kuò)挖車站的試驗(yàn)段。 圖1 萬紅西街站道路斷面

2.3盾構(gòu)擴(kuò)挖的思路

為了解決上述問題，我們通過研究提出了區(qū)間盾構(gòu)先推過車站后，在車站范圍采用盾構(gòu)法與暗挖法聯(lián)合修建車站的方法（簡(jiǎn)稱盾構(gòu)擴(kuò)挖車站），該方法實(shí)現(xiàn)了車站暗挖和區(qū)間盾構(gòu)的有機(jī)結(jié)合，既解決了困難地段車站的修建問題，也提高了盾構(gòu)在區(qū)間的利用效率。

針對(duì)這一設(shè)計(jì)思路，國內(nèi)學(xué)者對(duì)單洞單線已有進(jìn)行過研究和應(yīng)用。如廣州地鐵6號(hào)線東山口站已成功應(yīng)用（左線站臺(tái)隧道在6m直徑盾構(gòu)機(jī)先行過站后，再破除管片，將盾構(gòu)隧道擴(kuò)挖成車站左線站臺(tái)）。北京地鐵早在10號(hào)線一期工程三元橋車站進(jìn)行過設(shè)計(jì)研究，當(dāng)時(shí)主要是針對(duì)區(qū)間采用外徑為6m的常規(guī)盾構(gòu)進(jìn)行了研究，通過研究發(fā)現(xiàn)，采用常規(guī)盾構(gòu)擴(kuò)挖修建車站實(shí)施難度很大，且不易滿足車站的功能。為此需另尋新的思路，提出本試驗(yàn)段主要采用大直徑盾構(gòu)擴(kuò)挖實(shí)現(xiàn)車站。

2.4擴(kuò)挖車站形式

通過前期對(duì)日本、俄羅斯、德黑蘭1、2號(hào)線（法國設(shè)計(jì)）等國外地鐵工程的調(diào)研，國外有很多先施工盾構(gòu)區(qū)間 ，后實(shí)施車站的成功經(jīng)驗(yàn)和思路。在此基礎(chǔ)上，分析研究了盾構(gòu)區(qū)間與擴(kuò)挖車站的可能性， 根據(jù)十四號(hào)線建設(shè)條件特點(diǎn)，主要概括為以下三種形式，并進(jìn)行了比較，即：圖1為單洞雙線盾構(gòu)擴(kuò)挖側(cè)式車站，圖2為單洞雙線盾構(gòu)擴(kuò)挖島式車站，圖3為雙洞雙線盾構(gòu)擴(kuò)挖島式車站。

圖2 單洞雙線盾構(gòu)擴(kuò)挖島式車站 圖3 雙洞雙線盾構(gòu)擴(kuò)挖島式車站

三種車站都是利用盾構(gòu)擴(kuò)挖形成車站站臺(tái)層，而其站廳及設(shè)備用房則盡量置于路側(cè)可明挖施工的場(chǎng)地內(nèi)（可以在地上或地下），站廳與站臺(tái)之間則用暗挖通道連接，設(shè)備用房與站臺(tái)之間則用暗挖電纜廊道連接。

經(jīng)過比較，單洞雙線的側(cè)式車站雖然在功能上與其它兩種形式相比稍有不足，但從總體的工程量和施工難度上相比，還是有較大的優(yōu)勢(shì)，所以試驗(yàn)段車站推薦采用單洞雙線擴(kuò)挖側(cè)式車站的形式，對(duì)有特殊需要的車站可采用單洞雙線擴(kuò)挖島式車站。雙洞雙線擴(kuò)挖島式車站雖然在功能上優(yōu)勢(shì)比較明顯，但區(qū)間的工程量太大，工程中一般不采用。

3大直徑盾構(gòu)的確定

3.1單洞單線島式車站圓形隧道限界

區(qū)間盾構(gòu)機(jī)通過車站，需利用盾構(gòu)空間作為車站的一部分。當(dāng)采用分離島式車站時(shí)，由于站臺(tái)寬度在站臺(tái)面以上2米高度范圍內(nèi)，最小寬度需3.5m，B2型車軌道中心線距離站臺(tái)邊直線段為1500mm，曲線段最大1580mm，以及考慮車輛肩部距離車輛動(dòng)態(tài)限界空間最小300mm的要求，確定車站及區(qū)間隧道圓形隧道合理建筑限界為直徑7600mm。

3.2單洞雙線盾構(gòu)隧道限界

為了充分利用盾構(gòu)隧道經(jīng)過車站后的空間以及區(qū)間的行車限界要求，綜合考慮到側(cè)式車站中間立柱的線間距要求、設(shè)置9號(hào)單渡線道岔的線間距要求及疏散平臺(tái)的設(shè)置要求，本工程區(qū)間采用線間距4.2m。按照車輛肩部與設(shè)備限界最小間隙300mm控制建筑限界，確定本工程單洞雙線盾構(gòu)隧道的建筑限界為8800mm，為經(jīng)濟(jì)合理限界。

4大盾構(gòu)擴(kuò)挖車站方案的選擇和優(yōu)勢(shì)

經(jīng)過比較，單線大盾構(gòu)在工程量、造價(jià)、安全性、實(shí)施難度等方面相對(duì)其它形式具有綜合優(yōu)勢(shì)，經(jīng)比選，采用限界8.8m，隧道內(nèi)徑9m的單線盾構(gòu)隧道方案，在單線盾構(gòu)隧道基礎(chǔ)上進(jìn)行車站擴(kuò)挖施工，形成側(cè)式站臺(tái)車站，車站平面見圖4，車站斷面見圖1。 圖4 萬紅西街站平面圖

東四環(huán)北路站具有始發(fā)條件，將臺(tái)路站、萬紅西街站為擴(kuò)挖站，在萬紅西街~阜通東大街區(qū)間具備設(shè)置接收井條件，根據(jù)地勘資料，這段范圍的地層條件比較好，適合采用盾構(gòu)施工，因此確定本段作為大盾構(gòu)試驗(yàn)段，全長約3.6km。

經(jīng)過比較，大盾構(gòu)擴(kuò)挖法具有一定的優(yōu)勢(shì)：

1、對(duì)地面周邊環(huán)境影響小，外部協(xié)調(diào)工作量大大減小。

2、與明蓋挖法相比，將臺(tái)路站、萬紅西街站兩座大盾構(gòu)擴(kuò)挖車站可少改移管線36根，約3400m。

3、與明蓋挖法相比，可節(jié)省交通導(dǎo)改費(fèi)用。

4、盾構(gòu)機(jī)可連續(xù)施工幾個(gè)區(qū)間和車站，施工可操作性強(qiáng)，避免了常規(guī)暗挖車站需要過站或站內(nèi)調(diào)頭，解決了暗挖車站與盾構(gòu)區(qū)間結(jié)合的難題。

5、單洞雙線側(cè)式站臺(tái)車站，空間大，地下乘車空間效果好。

通過初步的設(shè)計(jì)研究，大盾構(gòu)擴(kuò)挖車站在管線改移、交通導(dǎo)改、外部協(xié)調(diào)工作量、站位布置、盾構(gòu)施工等方面具有較大優(yōu)勢(shì)，這種方法適合在城市中心區(qū)修建地鐵，特別是在地鐵沿線建筑密集，交通繁忙，地下管線直徑大、種類多、埋深等困難環(huán)境下修建地鐵。

6結(jié)束語

（1）在日益發(fā)展和復(fù)雜的城市環(huán)境下，在國內(nèi)首次對(duì)大直徑盾構(gòu)擴(kuò)挖地鐵車站方案及工法進(jìn)行了試驗(yàn)和研究，確定了盾構(gòu)合理的隧道內(nèi)徑為9m。

（2）從車站功能和經(jīng)濟(jì)合理性來說，采用單洞雙線擴(kuò)挖形成側(cè)式站臺(tái)車站較為合理。

（3）為今后北京地鐵，乃至全國地鐵的建設(shè)提供一條新的工法和設(shè)計(jì)思路。

雖然本工法仍有很多具體問題需要繼續(xù)研究解決，但其本身無論是技術(shù)還是經(jīng)濟(jì)上都是完全可行的，使得我們對(duì)解決特殊及困難地段地鐵車站的建設(shè)問題擁有了更多的技術(shù)解決手段，對(duì)困難地段地鐵車站方案設(shè)計(jì)有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]施仲衡，張彌，王新杰等．地下鐵道設(shè)計(jì)與施工[M]．西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1997

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[3]許世偉．盾構(gòu)擴(kuò)挖修建地鐵車站施工方案研究[碩士論文D] ．北京：北京交通大學(xué)，2006

[4]吳占瑞．盾構(gòu)擴(kuò)挖修建地鐵車站對(duì)臨近建筑物的影響研究[碩士論文D] ．成都：西南交通大學(xué)，2009

[5]北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司，天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院．北京地鐵十四號(hào)線工程11標(biāo)段總體設(shè)計(jì)方案及初步設(shè)計(jì)方案[R] ．北京：北京城建設(shè)計(jì)研究總院有限責(zé)任公司，2009

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關(guān)鍵詞：高速鐵路；路基過渡段；研究現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：U412文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1引言

鐵路的發(fā)展必須以安全性、可靠性、舒適性等為前提，以線路的高平順性和軌下基礎(chǔ)的穩(wěn)定性作保證。高速鐵路的建設(shè)不可避免地會(huì)遇到不同軌下基礎(chǔ)連接處的過渡段，這些地段恰恰是高速鐵路線路的薄弱環(huán)節(jié)，由于強(qiáng)度、剛度、沉降等差異的存在必然會(huì)引起鋼軌的彎折變形，致使不平順的產(chǎn)生。為了保證高速鐵路線路的高平順性，必須對(duì)線路剛度有突變的區(qū)域進(jìn)行過渡段的設(shè)置。

2國外軌道過渡段的研究現(xiàn)狀

隨著高速鐵路的修建并成功投入運(yùn)營，國外在高速鐵路的修建過程中，一直非常注重過渡段部位，并對(duì)過渡段的處理措施做過專門的研究。90年代初德國Gobel和Weisemann等人在室內(nèi)模擬時(shí)速160km的列車作用下，由土工格柵加固后路堤承載力的增加和沉降量減小的問題。意大利國家鐵路公司曾經(jīng)應(yīng)用雙向土工格柵加固鐵路路堤，在不同的橫斷面上安裝測(cè)試原件，以確定不同類型車輛經(jīng)過時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力場(chǎng)。美國TTCI研究人員CharityD.Sasaoka和David Davis為解決大軸重對(duì)軌道過渡段的影響，利用NUCARSTM和GeotrackTM軟件模擬軌道剛度和阻尼對(duì)過渡段的影響分析，得出提高過渡段區(qū)域軌道結(jié)構(gòu)的阻尼可以使車輪對(duì)軌過渡段的作用衰減30%，此外還認(rèn)為減小橋梁剛度的最好方法是調(diào)整橋上枕下剛度；美國TTCI研究人員Dingqing Li和David Davis對(duì)引起和加速路橋過渡段及軌道過渡段破壞的因素進(jìn)行了研究并得出評(píng)估過渡段和一些減緩過渡段破壞的措施。

對(duì)于路基與橋梁、涵洞、隧道、隧道與橋梁等過渡段的研究國外己有不少，日本在路基與橋梁過渡段設(shè)置碎石填筑段；德國則是加寬路基與橋梁過渡段中路基的寬度，道柞厚度沿橋梁至路基方向逐漸遞減，以使線路剛度逐漸變化；法國是在路基與橋梁過渡段設(shè)置過渡橋臺(tái)等。

3國內(nèi)軌道過渡段的研究現(xiàn)狀

在國內(nèi)，我國鐵道部科學(xué)研究院、西南交通大學(xué)、原上海鐵道大學(xué)等有關(guān)研究者也先后通過模擬試驗(yàn)研究了在列車重復(fù)荷載作用下路基基床的動(dòng)應(yīng)力響應(yīng)特性，但這些試驗(yàn)和研究一般都是針對(duì)路基而言,而非針對(duì)過渡段。另外，我國在秦沈客運(yùn)專線、遂渝客運(yùn)專線等對(duì)路基與橋梁、涵洞、隧道等過渡段都進(jìn)行過大量試驗(yàn)研究,對(duì)于路基與樁板結(jié)構(gòu)過渡段的研究，我國也己在遂渝線進(jìn)行過研究。石家莊鐵道學(xué)院楊廣慶等進(jìn)行了高速鐵路路基與橋梁過渡段的技術(shù)措施分析,并指出設(shè)置鋼筋混凝土過渡板對(duì)路橋間的剛度平順過渡非常有利,但必須配以其他級(jí)配粗粒料或加筋土路堤結(jié)構(gòu)等處理措施才`能解決路橋間沉降差引起的軌面彎折對(duì)行車的影響。西南交通大學(xué)羅強(qiáng)、蔡英等間等運(yùn)用車輛一軌道一路基相互作用的動(dòng)力學(xué)理論,全面分析了路橋過渡段的軌面彎折變形、軌道基礎(chǔ)剛度的變化、不同的行車速度、車輛進(jìn)出過渡段等情況對(duì)車輛垂向加速度和輪軌垂向力等動(dòng)力學(xué)性能指標(biāo)的影響規(guī)律，并指出路橋結(jié)構(gòu)的工后沉降差引起過渡段軌面彎折變形是影響行車安全與舒適的主要因素,而路橋間的剛度差、列車的行車方向?qū)π熊嚨膭?dòng)力學(xué)性能指標(biāo)影響不顯著，并對(duì)過渡段的變形限值和過渡段長度的確定方法進(jìn)行了一些研究。

西南交通大學(xué)王于等以有碎和無碎軌道的過渡段為例，進(jìn)行了車輛一軌道垂向動(dòng)態(tài)相互作用的仿真研究，指出了在確定軌道過渡段長度時(shí)，應(yīng)考慮動(dòng)力學(xué)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，并提出了確定軌道過渡段長度的“臨界長度法”。西南交通大學(xué)王其昌、蔡成標(biāo)等對(duì)高速鐵路路橋過渡段的軌道折角限值進(jìn)行了分析，試提出了高速鐵路路橋過渡段軌道折角容許的限值，確定了一套軌道過渡段動(dòng)力特性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，分析了由基礎(chǔ)沉降差引起的鋼軌初始變形及行車方向、行車速度對(duì)輪軌系統(tǒng)動(dòng)力性能的影響，提出了確定路橋過渡段長度應(yīng)根據(jù)最高行車速度、基礎(chǔ)沉降差，由動(dòng)力學(xué)評(píng)判指標(biāo)來確定。西南交通大學(xué)翟婉明等應(yīng)用動(dòng)力學(xué)理論建立了車輛一軌道禍合模型，詳細(xì)研究了過渡段長度對(duì)高速列車與過渡段軌道動(dòng)態(tài)相互作用性能的影響情況，確定了高速鐵路不同類型過渡段在不同速度等級(jí)下的最小長度理論建議值。華東交通大學(xué)雷曉燕等建立軌道過渡段基礎(chǔ)剛度突變的軌道振動(dòng)微分方程，進(jìn)行了軌道剛突變對(duì)軌道振動(dòng)的影響性分析，提出了軌道過渡段的整治原則。

孔祥仲、劉偉平等從靜力學(xué)角度對(duì)板式軌道與普通軌道之間設(shè)置軌道剛度漸變的板式軌道過渡段提出了剛度設(shè)計(jì)方法,并建議采用不同厚度的瀝青混凝土道床寬軌枕軌道結(jié)構(gòu)作為有柞與無柞軌道過渡段型式。中南大學(xué)陳雪華[28]基于無柞軌道路一橋一隧過渡段禍合動(dòng)力學(xué)理論，應(yīng)用高速鐵路路一橋一隧過渡段與無柞軌道相互作用的動(dòng)力學(xué)模型，研究了輪重、車速、不平順和材料特性對(duì)無柞軌道過渡段結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相互作用的響應(yīng)特征。施光夏運(yùn)用動(dòng)力學(xué)分析程序ANSYS/LS-DYNA在二維模型里面模擬了直結(jié)式軌道與普通有柞軌道過渡段中鋼軌和軌床(道床板)的動(dòng)態(tài)響應(yīng),既而討論了軌下膠墊剛度對(duì)過渡段的影響,認(rèn)為適當(dāng)提高軌下膠墊的剛度可以有效地降低鋼軌的變形,最后討論了軌枕共振、軌枕間距、支承剛度與行車速度之間的關(guān)系，認(rèn)為軌枕間距越大、支承剛度越大則列車的臨界速度越高。

綜上所述,目前路橋過渡段的分析是高速鐵路過渡段分析的重點(diǎn)，分析的方法仍是基于車輛與線路相互作用的動(dòng)力學(xué)理論，一般采用理論建模、數(shù)值求解與試驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法。首先對(duì)車輛一軌道相互作用中的具體問題建立適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)物理模型，進(jìn)而尋求有效的數(shù)學(xué)分析方法以獲取系統(tǒng)響應(yīng)，再將動(dòng)力學(xué)關(guān)鍵指標(biāo)(如輪軌力、車體加速度等)的試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，從而驗(yàn)證并改進(jìn)理論模型。

4結(jié)論

從國內(nèi)外的過渡段研究現(xiàn)狀可以知道，目前研究的工作大多數(shù)集中在路橋、路隧過渡段上,絕大多數(shù)針對(duì)的是路基、橋梁或者隧道，可以說以往研究的過渡段包括秦沈客運(yùn)專線上有碎與無柞軌道(線路上部結(jié)構(gòu))的過渡段都是放在了基礎(chǔ)(線路下部結(jié)構(gòu))的過渡段上，由此不論是從施工設(shè)計(jì)還是實(shí)際運(yùn)營來看都帶來了許多問題,而系統(tǒng)研究路基上有柞軌道與無碎軌道過渡段的幾乎空白。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙國堂.高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)[M],北京:中國鐵道出版社,2006

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【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層 高層建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 高層建筑設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)： TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

一．引言

隨著我國現(xiàn)代高層建筑高度的不斷增加，建筑的功能也日趨復(fù)雜，在高層建筑豎向立面上的造型也呈現(xiàn)多樣化。在某些建筑結(jié)構(gòu)中，通常會(huì)要求上部的框架柱或是剪力墻不落地，在建筑結(jié)構(gòu)中需要設(shè)置較大的橫梁和桁架來作為支撐，甚至有時(shí)要改變豎向的承重體系，此時(shí)就要求設(shè)置轉(zhuǎn)換構(gòu)件，將上部和下部兩種不同的豎向結(jié)構(gòu)進(jìn)行過度和轉(zhuǎn)換，通常這種轉(zhuǎn)換構(gòu)件占據(jù)約為一至二層，這種轉(zhuǎn)換構(gòu)件即為轉(zhuǎn)換層。結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層在很大程度上改變了建筑的結(jié)構(gòu)體系，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要慎重考慮。

二.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)施工特點(diǎn)

由于高層建筑結(jié)構(gòu)下部樓層受力很大,上部樓層受力較小,正常的結(jié)構(gòu)布置應(yīng)是下部剛度大、墻體多、柱網(wǎng)密,而到上部則逐漸減少墻體及柱的布置,以擴(kuò)大柱網(wǎng)。這樣,結(jié)構(gòu)的正常布置與建筑功能對(duì)空間的要求正好相反。因此,為了適應(yīng)建筑功能的變化,就必須在結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的樓層設(shè)置水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件,部分豎向構(gòu)件在轉(zhuǎn)換層處被打斷,使豎向力的傳遞被迫發(fā)生轉(zhuǎn)折,而轉(zhuǎn)換層就是實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)折功能的大型水平構(gòu)件。轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)形式一般有以下幾種構(gòu)成：箱式轉(zhuǎn)換、梁式轉(zhuǎn)換、空腹桁架式轉(zhuǎn)換、桁架式轉(zhuǎn)換、板式轉(zhuǎn)換和斜撐式轉(zhuǎn)換等。 帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑是一受力復(fù)雜、不利抗震的結(jié)構(gòu)體系,該結(jié)構(gòu)及其支撐系統(tǒng)有自身的特點(diǎn)。眾多高層建筑采用梁式轉(zhuǎn)換層進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換,這主要是由于:

1.轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)帶轉(zhuǎn)換層的多高層建筑,轉(zhuǎn)換層的下部樓層由于設(shè)置大空間的要求,其剛度會(huì)產(chǎn)生突變,一般比轉(zhuǎn)換層上部樓層的剛度小,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取措施減少轉(zhuǎn)換層上、下樓層結(jié)構(gòu)抗側(cè)剛度及承載力的變化,以保證滿足抗風(fēng)、抗震設(shè)計(jì)的要求。轉(zhuǎn)換構(gòu)件為重要傳力部位,應(yīng)保證轉(zhuǎn)換構(gòu)件的安全性。2.8度抗震設(shè)計(jì)時(shí)除考慮豎向荷載、風(fēng)荷載或水平地震作用外。還應(yīng)考慮豎向地震作用的影響,轉(zhuǎn)換構(gòu)件的豎向地震作用,可采用反應(yīng)譜方法或動(dòng)力時(shí)程分析方法計(jì)算;作為近似考慮,也可將轉(zhuǎn)換構(gòu)件在重力荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下的內(nèi)力乘以增大系數(shù)1.1。

2.經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

從抗剪和抗沖切的角度考慮,轉(zhuǎn)換板的厚度往往很大。一般可2.0m~2.8m 。這樣的厚板一方面重量很大,增大了對(duì)下部垂直構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)要求,另一方面本層的混凝土用量也很大。

轉(zhuǎn)換梁常用截面高度為1.6~4.0m,只有在跨度較小以及承托的層數(shù)較少時(shí)才轉(zhuǎn)換梁常用截面高度0.9~1.4m,而跨度較大且承托較大且承托的層數(shù)較多時(shí),或構(gòu)件條件特殊時(shí)才采用較大的截面高度4.0~8.2m 。

3.抗震性能

由于厚板集中了很大的剛度和質(zhì)量,在地震作用下,地震反應(yīng)強(qiáng)烈。不僅板本身受力很大,而且由于沿豎向剛度突然變化,相鄰上、下層受到很大的作用力,容易發(fā)生震害。以往的模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究表明,厚板的上、下相鄰層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯裂縫和混凝土剝落。另外,試驗(yàn)還表明,在豎向荷載和地震力共同作用下,板不僅發(fā)生沖切破壞,而且可能產(chǎn)生剪切破壞,板內(nèi)必須三向配筋。

4.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的基本功能

從結(jié)構(gòu)角度看，轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的功能主要有：

(1)上、下層結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)換

這種轉(zhuǎn)換層廣泛用于剪力墻結(jié)構(gòu)和框架--剪力墻結(jié)構(gòu)，將上部的剪力墻轉(zhuǎn)換為下部的框架。

(2)上、下層結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)的轉(zhuǎn)換

轉(zhuǎn)換層上下結(jié)構(gòu)形式?jīng)]有改變，但通過轉(zhuǎn)換層使下層柱的柱距擴(kuò)大，形成大柱網(wǎng)，這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的入口。

(3)下、下層結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)軸網(wǎng)同時(shí)轉(zhuǎn)換

上部樓層剪力墻結(jié)構(gòu)通過轉(zhuǎn)換層改變?yōu)橄虏靠蚣芙Y(jié)構(gòu)的同時(shí)，下部柱網(wǎng)軸線與上部剪力墻的軸線錯(cuò)開，形成下、下結(jié)構(gòu)不對(duì)齊的布置。

5.轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法存在的問題

目前在多、高層建筑中，絕大多數(shù)的開發(fā)商都會(huì)要求建筑物具有完備的建筑功能，建筑師在建筑設(shè)計(jì)中也往往首先想到采用結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層來完成上、下層建筑物功能的轉(zhuǎn)換。但一些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在實(shí)際進(jìn)行轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)時(shí)顯得無從下手，沒有可操作、可遵循的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)原則來進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是當(dāng)前轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)沒有相關(guān)的可遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，使設(shè)計(jì)人員難以進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型、截面確定、計(jì)算模型確定、計(jì)算方法確定，計(jì)算結(jié)果應(yīng)用以及配筋方法的實(shí)施等一系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)步驟。這種現(xiàn)狀與我國當(dāng)前高層建筑的迅猛發(fā)展足不適應(yīng)的。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)層具有與一般結(jié)構(gòu)層相比結(jié)構(gòu)重量大、結(jié)構(gòu)層剛度大、幾何尺寸超大、受力復(fù)雜等特點(diǎn)。這樣的尺寸和重量意味著轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)組成了建筑物的主要構(gòu)件。它們?cè)O(shè)計(jì)的是否合理、安全、經(jīng)濟(jì)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性、結(jié)構(gòu)造價(jià)、施工費(fèi)用等有著重要影響。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)換層設(shè)計(jì)方法，主要是針對(duì)形式簡(jiǎn)單、受力相對(duì)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換梁，對(duì)于受力復(fù)雜的轉(zhuǎn)換梁還沒有深入研究。即便是對(duì)于形式簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)換梁，其受力性能也沒有完全清楚，而往往是互相混淆，設(shè)計(jì)概念小明確，設(shè)計(jì)原則不準(zhǔn)確。

三. 帶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1. 帶轉(zhuǎn)換層的高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則

高層建筑中轉(zhuǎn)換層的設(shè)置造成建筑物豎向剛度的突變，地震作用時(shí)在轉(zhuǎn)換層上下容易形成薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震不利，故轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：

（1）為防止沿豎向剛度變化過于懸殊形成薄弱層，設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮使上、下層剛度比γ≤2，盡量接近1。這樣才能保證結(jié)構(gòu)豎向剛度的變化不至于太大，使上柱有良好的抗側(cè)力性能，減少豎向剛度變化，有利于結(jié)構(gòu)整體受力。

（2）盡可能減少需結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換的豎向構(gòu)件，直接落地的豎向構(gòu)件越多，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)越少，轉(zhuǎn)換層造成的剛度突變就越小，對(duì)結(jié)構(gòu)抗震更有利。

（3）設(shè)計(jì)中應(yīng)保證轉(zhuǎn)換層有足夠的剛度，一般應(yīng)使梁高度不小于跨度的1/6，才能保證內(nèi)力在轉(zhuǎn)換層及其下部構(gòu)件中分配合理，轉(zhuǎn)換梁、剪力墻柱有良好的受力性能，能較好的起到結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換作用。

（4）必須控制框支剪力墻與落地剪力墻的比例，當(dāng)剪力墻較多且考慮抗震時(shí)，橫向落地剪力墻數(shù)目與橫向墻總數(shù)之比不宜少于50%，非抗震時(shí)不宜少于30%。

（5）轉(zhuǎn)換層以上的剪力墻和柱子應(yīng)盡量對(duì)稱布置，梁上立柱應(yīng)盡量設(shè)在轉(zhuǎn)換梁跨中，以免轉(zhuǎn)換梁變形時(shí)，在梁上立柱的柱腳處產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)角，帶動(dòng)立柱柱腳產(chǎn)生較大變形，引起柱的彎曲及剪切，使立柱產(chǎn)生很大的內(nèi)力而超筋。

（6）轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)在高層建筑豎向的位置宜低不宜高。轉(zhuǎn)換層位置較高時(shí)，易使框支剪力墻結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)換層附近的剛度、內(nèi)力和傳力途徑發(fā)生突變，并易形成薄弱層，對(duì)抗震設(shè)計(jì)不利，其抗震設(shè)計(jì)概念與底層框支剪力墻結(jié)構(gòu)有較大差異。當(dāng)必須采用高位轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)控制轉(zhuǎn)換層下部框支結(jié)構(gòu)的等效剛度，即考慮彎曲、剪切和軸向變形的綜合剛度，這對(duì)于減少轉(zhuǎn)換層附近的層間位移角及內(nèi)力突變是十分必要的，效果也很顯著。另外，對(duì)落地剪力墻間距的限制應(yīng)比底層框支剪力墻結(jié)構(gòu)更嚴(yán)一些。對(duì)平面為長矩形的建筑，落地剪力墻的數(shù)目應(yīng)多于全部橫向剪力墻數(shù)目的一半。

2.轉(zhuǎn)換層的應(yīng)用

（1）梁式轉(zhuǎn)換層

作為目前高層建筑結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換層中應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)形式，它具有傳力直接明確及傳力途徑清晰，同時(shí)受力性能好、工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單、計(jì)算簡(jiǎn)便、造價(jià)較低及施工方便等優(yōu)點(diǎn)。轉(zhuǎn)換梁不宜開洞，若必須開洞則洞口宜位于梁中和軸附近。轉(zhuǎn)換梁有托柱與托墻兩種形式，其截面設(shè)計(jì)有4種方法，即普通梁截面設(shè)計(jì)法、偏心受拉構(gòu)件截面設(shè)計(jì)法、深梁截面設(shè)計(jì)法和應(yīng)力截面設(shè)計(jì)法。轉(zhuǎn)換梁的截面尺寸一般由剪壓比（mv=Vmax/febh0）計(jì)算確定，應(yīng)具有合適的配箍率，以防發(fā)生脆性破壞，其截面高度在抗震和非抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分別小于計(jì)算跨度的16和18。（2）厚板轉(zhuǎn)換層 當(dāng)轉(zhuǎn)換層上、下柱網(wǎng)軸線錯(cuò)開較多而難以用梁直接承托時(shí)，可采用厚板轉(zhuǎn)換層，但厚板的巨大荷載會(huì)集中作用于建筑物中部，振動(dòng)性能復(fù)雜，且該層剛度很大、下層剛度相對(duì)較小，容易產(chǎn)生底部變形集中，其傳力途徑十分復(fù)雜，是一種對(duì)抗震十分不利的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)進(jìn)行整體內(nèi)力分析、動(dòng)力時(shí)程分析及板的內(nèi)力分析等。厚板的厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計(jì)算確定；可局部做成薄板，厚薄交界處可加腋或局部做成夾心板，一般厚度可取2.0～2.8m，約為柱距的1/3～1/5。厚板應(yīng)沿其主應(yīng)力方向設(shè)置暗梁，一般可在下部柱墻連線處設(shè)置。轉(zhuǎn)換層厚板上、下一層的樓板應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，樓板厚度不宜小于150mm。

(3）箱式轉(zhuǎn)換層

當(dāng)需要從上層向更大跨度的下層進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，若采用梁式或板式轉(zhuǎn)換層已不能解決問題，這種情況下，可以采用箱式轉(zhuǎn)換層。

它很像箱形基礎(chǔ)，也可看成是由上、下層較厚的樓板與單向托梁、雙向托梁共同組成，具有很大的整體空間剛度，能夠勝任較大跨度、較大空間、較大荷載的轉(zhuǎn)換。

(4)桁架式轉(zhuǎn)換層

這種形式的轉(zhuǎn)換層受力合理明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單，自重較輕，材料節(jié)省，能適應(yīng)較大跨度的轉(zhuǎn)換，雖比箱式轉(zhuǎn)換層的整體空間剛度相對(duì)較小，但比箱式轉(zhuǎn)換層少占空間。

(5)空腹桁架式轉(zhuǎn)換層

這種形式的轉(zhuǎn)換層與桁架式轉(zhuǎn)換層的優(yōu)點(diǎn)相似，但空腹桁架式轉(zhuǎn)換層的桿系都是水平、垂直的，而桁架式轉(zhuǎn)換層則具有斜撐竿?？崭硅旒苁睫D(zhuǎn)換層在室內(nèi)空間上比桁架式轉(zhuǎn)換層好，比箱式轉(zhuǎn)換層更好。

四．結(jié)束語

高層建筑的迅速發(fā)展，從以往的簡(jiǎn)單體型和功能單一的時(shí)代開始走向體型復(fù)雜，建筑的功能呈現(xiàn)多樣化發(fā)展。在高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，帶轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能簡(jiǎn)單設(shè)置成“承上啟下”，而要在實(shí)際結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的過度和轉(zhuǎn)換。

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篇9

關(guān)鍵詞：雙塊式無砟軌道；梁板模型　土質(zhì)路基

中圖分類號(hào)：TU7　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1007-3973(2010)010-085-02

1、引　言

軌枕埋入式無砟軌道結(jié)構(gòu)是將預(yù)制好的整體或雙塊式軌枕，在現(xiàn)場(chǎng)通過澆筑混凝土或其他材料，將軌枕埋入或“振入”到道床板中，使軌枕與道床板成為一個(gè)整體的無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。這種軌道結(jié)構(gòu)以預(yù)制軌枕與現(xiàn)澆道床板的高度整體性為主要目標(biāo)，與軌枕支承式、軌枕嵌入式結(jié)構(gòu)相比很大程度上避免了軌枕塊的橫向傾斜和轉(zhuǎn)動(dòng)，基本上消除了因鋼軌外翻而造成的安全隱患，能保證高速條件下列車運(yùn)行的平穩(wěn)性和安全性。國外應(yīng)用范圍最廣的軌枕埋入式無砟軌道結(jié)構(gòu)是Rheda型和Zublin型，二者結(jié)構(gòu)相似度極高。

在國外無砟軌道結(jié)構(gòu)迅速發(fā)展的同時(shí)，我國結(jié)合本國實(shí)際，近幾年先后在新建線上鋪設(shè)了適用于我們國家鐵路情況的I型、II型雙塊式軌道結(jié)構(gòu)，獲得了滿意的效果，兩者最大的區(qū)別在于施工方法的不同，建模分析可作相同考慮。圖1為土質(zhì)路基上雙塊式無砟軌道的斷面示意。

2、計(jì)算模型

由于道床板和支承層厚度遠(yuǎn)小于其長度和寬度，因此，在不研究內(nèi)部受力的情況下，為方便分析計(jì)算，可將其視為板結(jié)構(gòu)，經(jīng)驗(yàn)表明，梁板模型在軌道結(jié)構(gòu)研究分析中是一種比較理想的結(jié)構(gòu)。此外，對(duì)于CRTS-I型雙塊式無砟軌道，其道床板鋼筋布置完畢之后，排布軌枕，之后整體澆注，因此，在縱橫方向的受力，道床板整體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可以承受，其結(jié)構(gòu)可認(rèn)為是連續(xù)的；下層的混凝土支承層則為了應(yīng)對(duì)縱向傳遞的力，必須在每隔5m的位置從上表面往下切割出深度約為支承層厚度1/3的縫，由于此處主要研究垂向受力，因此也可以將其視為連續(xù)?；炷林С袑訑備伋尚秃螅捎美卧谥С袑涌v橫方向上拉出溝槽，以使得支承層與道床板結(jié)合良好。因此，在建模時(shí)，通常將道床板和支承層作為整體來考慮。

鋼軌采用beam4單元模擬，道床板與支承層整體用shell63彈性殼單元模擬，該合成層的彈性模量E按照線性原理來計(jì)算取值?？奂?、地基均采用combinl4單元進(jìn)行模擬，所有單元均由節(jié)點(diǎn)生成。模型建立如圖2(為求視圖效果，板單元小網(wǎng)格劃分未完全顯示)：

3、參　數(shù)

土質(zhì)路基I型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)選取如下：

(1)鋼軌

CHN60型

鋼軌截面積：A=7.745x10-3m2；鋼軌慣性矩：I=3.217x10-5m4；鋼軌高度：h=0.176m：彈性模量：E=2.06x105Mpa；泊松比μ=1.3；鋼軌容重：p=7.85x104N/m3。

(2)扣件

間距：0.650m；剛度：60kN/mm。區(qū)

(3)道床板

尺寸：長15.500m，寬2.800m，厚0.200m：彈性模量：3.40×104MPa：泊松比：O.2；道床板容重：p=25000N/m3。

(4)支承層

尺寸：厚0.300m，寬3.400m：彈性模量：1.50x104MPa；泊松比：0.2；支承層容重：p=24000N/m3。

(5)地基彈性系數(shù)

K=1.50x102 MN/m3

4、計(jì)算與分析

(1)本文只考慮垂向作用，運(yùn)用瞬態(tài)動(dòng)力分析法，在所選軌枕埋入式無砟軌道結(jié)構(gòu)上，分別研究120km/h、160km/h、200km/h、250km/h、300km/h、350km/h六種行車速度下軌道結(jié)構(gòu)的垂向位移及受力狀況。輪載軸重150kN,取一組輪對(duì)，將其簡(jiǎn)化成為在鋼軌上不斷移動(dòng)的荷載，計(jì)算輪重由動(dòng)力系數(shù)法得出，動(dòng)力系數(shù)一般小于2，考慮到一定的安全系數(shù)，動(dòng)力系數(shù)取2進(jìn)行分析。

建模計(jì)算可得在移動(dòng)荷載作用下結(jié)構(gòu)任意點(diǎn)處的垂向變形數(shù)據(jù)，用大型有限元軟件ansys可以生成其直觀圖，如在120km/h的輪對(duì)前進(jìn)速度下，所取鋼軌段中部節(jié)點(diǎn)node946的，撓度隨時(shí)間變化情況表示如圖3，其撓度最大值為1.334mm，方向向下(沿y軸負(fù)向)。不同荷載移動(dòng)速度下軌道機(jī)構(gòu)垂向響應(yīng)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1

可見對(duì)于本文所研究的I型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu)，荷載移動(dòng)速度從120km/h增加到250km/h，鋼軌Y向撓度和z轉(zhuǎn)角位移的峰值里增加的趨勢(shì)，但是從250km/h增加至350 km/h時(shí)，該值有所減小，原因是荷載移動(dòng)速度過快，鋼軌尚未來得及變形列車已經(jīng)通過作用點(diǎn)，可見，250km/h左右的行車速度對(duì)軌道結(jié)構(gòu)垂向性能要求較高；隨著行車速度的增加，道床板和支承層的撓度變形逐漸增加，對(duì)道床板和支承層的性能要求逐漸提高，地基面承受的壓應(yīng)力逐漸增加，速度超過200km/h后，該值增長緩慢。

(2)在300km/h的輪對(duì)移動(dòng)速度下，扣件選取不同的剛度，即20kN/mm，40kN/mm，60kN/mm，80kN/mm，100kN/mm，其他參數(shù)不變，運(yùn)用瞬態(tài)動(dòng)力分析法，研究不同扣件剛度對(duì)結(jié)構(gòu)整體垂向性能的影響。

扣件剛度取60kN/mm時(shí)，所選鋼軌段中部節(jié)點(diǎn)node946，的撓度隨時(shí)間變化情況見圖4，其最大值為1.29mm，方向向下(沿y軸負(fù)向)?？奂煌瑒偠戎迪萝壍澜Y(jié)構(gòu)垂向響應(yīng)歸類統(tǒng)計(jì)見表2。

表中數(shù)值可知，隨著扣件剛度的增加，鋼軌的最大垂向位移和轉(zhuǎn)動(dòng)位移逐漸減小，道床板和支承層的垂向位移和轉(zhuǎn)角位移漸增大，但是后者增幅緩慢，同時(shí)地基應(yīng)力逐漸增加。這是因?yàn)闃?gòu)件剛度增加之后，能夠較好的將力直接傳遞至下部結(jié)構(gòu)。因此，在滿足地基應(yīng)力的前提下，為了平衡鋼軌和下部結(jié)構(gòu)的位移，軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)該選擇合適的扣件剛度；地基面壓應(yīng)力隨著扣件剛度增加逐漸增大，20kN/mm到60kN/mm之間增幅較大，60kN/mm到100kN/mm之間增加緩慢。

5、結(jié) 論

(1)列車運(yùn)行速度對(duì)軌枕埋入式軌道結(jié)構(gòu)垂向位移的影響，在120km/h到350km/h之間，以250km/h左右時(shí)最為不利，因此，軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，垂向受力研究要著重考慮該速度區(qū)間。

(2)隨著扣件剛度的增加，地基面所承受的壓應(yīng)力逐漸增加，從20kN/mm到40kN/mm變化時(shí)，壓應(yīng)力增加最為明顯，之后漸趨緩和。

(3)扣件剛度大小對(duì)軌枕埋入式軌道結(jié)構(gòu)垂向受力影響非常明顯，尤其在低于60 kN/mm的時(shí)候，且扣件剛度對(duì)鋼軌和道床板的影響相反。因此，在軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要慎重選擇扣件類型，合理確定扣件剛度。

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篇10

論文關(guān)鍵詞：地鐵車輛,全自動(dòng)車鉤,結(jié)構(gòu)及原理,故障,檢修

對(duì)于高速列車、城市地鐵和輕軌車輛的車鉤緩沖裝置常采用機(jī)械氣路、電路均能同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連接的密接式車鉤。這種車鉤屬剛性自動(dòng)車鉤，它要求兩鉤連接后，其間沒有上下和左右的移動(dòng)，而且縱向間隙也限制在很小的范圍內(nèi)（約1-2mm）。這對(duì)提高列車運(yùn)行平穩(wěn)性、降低車鉤零件的磨耗和噪聲均有重要意義。同時(shí)由于車鉤的連掛精度大大提高，在列車連掛和分解時(shí)，鉤緩裝置也能自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)列車間空氣管路的自動(dòng)連接和分離。密接式車鉤緩沖裝置，能夠保證列車連掛的可靠性、運(yùn)行的舒適性和安全性。

一、車鉤的簡(jiǎn)介

1、車鉤類型

深圳地鐵一期列車車鉤采用SCHARFENBERG公司生產(chǎn)的密接式車鉤，共有三種類型車鉤：

全自動(dòng)車鉤：（2個(gè)/列）

半自動(dòng)車鉤：（2個(gè)/列）

半永久牽引桿：（8個(gè)/列）

2、全自動(dòng)車鉤特性

全自動(dòng)車鉤是一種自動(dòng)機(jī)械連接、自動(dòng)氣路連接、自動(dòng)電路連接，它可在司機(jī)室操作，自動(dòng)氣動(dòng)解鉤；氣路故障時(shí)，可用解鉤繩手動(dòng)解鉤；對(duì)中裝置設(shè)有可復(fù)原能量吸收裝置（緩沖器）；吸收能量設(shè)有可壓潰筒體，過載保護(hù)裝置。

全自動(dòng)車鉤能夠使車輛機(jī)械、電路、氣路自動(dòng)聯(lián)掛。無需人工輔助，把一輛車開向另一輛車就可以實(shí)現(xiàn)兩輛車的自動(dòng)聯(lián)掛。水平方向和垂直方向有角位移的情況下也可以自動(dòng)聯(lián)掛。通過司機(jī)室的解鉤按鈕可以進(jìn)行自動(dòng)解鉤，也可以在軌道旁手動(dòng)解鉤。車輛通過車鉤聯(lián)掛后可以順利地在一定的坡道和曲線上運(yùn)行。

二、全自動(dòng)車鉤結(jié)構(gòu)作用

1．全自動(dòng)車鉤的作用

全自動(dòng)車鉤能夠使鐵道車輛自動(dòng)聯(lián)掛。沒有人的輔助，把一輛車開向另一輛車就可以實(shí)現(xiàn)兩輛車的自動(dòng)聯(lián)掛。水平方向和垂直方向有角位移的情況下也可以自動(dòng)聯(lián)掛。車鉤允許聯(lián)掛的列車通過垂直曲線和水平曲線，允許有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。不僅實(shí)現(xiàn)機(jī)械聯(lián)掛、電路聯(lián)掛和氣路聯(lián)掛，當(dāng)車鉤機(jī)械聯(lián)掛在一起時(shí)，空氣管就自動(dòng)聯(lián)接上了。可以通過司機(jī)室的遙控器進(jìn)行自動(dòng)解鉤，也可以在軌道旁手動(dòng)解鉤。解鉤和車輛分離后，車鉤又處于待聯(lián)掛狀態(tài)。緩沖器（橡膠緩沖裝置）能夠保證緩沖和牽引裝置的緩沖效果。車鉤裝有吸能裝置，當(dāng)吸能裝置受到強(qiáng)烈沖擊時(shí)就會(huì)壓饋，從而可保護(hù)底架免受破壞。另外車鉤還裝有過載保護(hù)裝置，當(dāng)超過了橡膠緩沖器和吸能裝置的吸能能力時(shí)，過載保護(hù)裝置就釋放了,一旦釋放，車鉤就與車輛分開，過載力就不會(huì)施加在車輛底架上。

2．全自動(dòng)車鉤的檢修

1、計(jì)劃檢修

(1)日檢

全自動(dòng)鉤緩裝置日常檢查以目視檢查為主。檢查全自動(dòng)車鉤鉤頭，橡膠托架，電纜和電纜夾，氣管密封環(huán)，緩沖器標(biāo)志環(huán)，各緊固件等。要求各項(xiàng)目均正常，無明顯損壞，無明顯松的及遺落。

(2)月檢

月檢是對(duì)運(yùn)營時(shí)間或運(yùn)營里程數(shù)分別達(dá)到一個(gè)月或10000Km的電動(dòng)列車所進(jìn)行的檢修維護(hù)，包括：

清潔并機(jī)械車鉤。

目測(cè)檢查全自動(dòng)車鉤各部件，橡膠托架，電纜和電纜夾，氣管密封環(huán)等。

檢查電氣車鉤蓋板，車鉤電氣觸頭表面防腐處理。

檢查車鉤壓潰管是否移位。

清潔電氣觸頭保護(hù)罩轉(zhuǎn)動(dòng)軸的表面并。

(3)定修

定修是電動(dòng)列車運(yùn)營里程數(shù)每達(dá)到100000KM或運(yùn)營時(shí)間達(dá)一年時(shí)進(jìn)行的檢修，一般定修的周期為1d。

檢查各零部件應(yīng)完好無損。

清潔接合面及其內(nèi)部。

檢查點(diǎn)狀況。

檢查對(duì)中裝置的功能。

檢查鉤尾座保險(xiǎn)螺栓及其緊固力矩。

清潔電氣觸頭。

用銅棒緊系模擬對(duì)接試驗(yàn)，以檢查撞鉤動(dòng)作，要求鉤舌聯(lián)掛動(dòng)作靈活。

進(jìn)行手動(dòng)解鉤功能檢查。

進(jìn)行自動(dòng)解鉤功能試驗(yàn)。

(4)架修

架修是電動(dòng)列車運(yùn)營里程數(shù)每達(dá)到500000KM或運(yùn)營時(shí)間達(dá)5年時(shí)進(jìn)行的檢修一般檢修的周期為20d。

清洗機(jī)械車鉤的表面和鉤頭，應(yīng)采用冷洗方式。

測(cè)量車鉤鉤舌間隙。

分解全自動(dòng)車鉤。

檢查鉤頭各零部件磨損狀況，對(duì)鉤鎖連接桿、抱箍、鉤鎖、舌銷進(jìn)行探傷。

對(duì)鉤頭零部件油漆和以及對(duì)中心軸進(jìn)行并組裝。

清潔、檢查、和油漆連接桿，進(jìn)行無損探傷并更換所有墊圈，須注意連接桿不得

檢查垂向支承、接地電纜和軟管。

檢查手動(dòng)解鉤鋼繩。

(5)大修

大修是電動(dòng)列車運(yùn)營里程數(shù)每達(dá)到1000000KM或運(yùn)營時(shí)間達(dá)10年時(shí)進(jìn)行的檢修，一般大修的周期為25d。

對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行分解與清洗。

對(duì)電器箱進(jìn)行檢查和清潔并更換觸點(diǎn)和密封圈。

對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行檢修，更換電磁閥、密封件及限位開關(guān)并對(duì)鉤舌等進(jìn)行磁粉探傷。

進(jìn)行油漆、組裝和試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)，試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行車鉤連掛和解鉤試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。

全自動(dòng)鉤緩裝置使用的軸承為自免維護(hù)軸承，使用過程中，無須專門或維護(hù)。

2、重要部件的檢修

(1)車鉤磨損的檢測(cè)

在將全自動(dòng)車鉤和車體分解之前，應(yīng)該用專用的測(cè)量工具檢測(cè)機(jī)械勾頭內(nèi)機(jī)械連掛機(jī)構(gòu)的間隙，來判斷鉤鎖的磨損情況。

(2)車鉤鉤頭檢修

車鉤鉤頭由機(jī)械鉤頭、電氣連接箱和氣路連接器等部分組成。

（3）氣路連接器檢修

對(duì)氣路連接器進(jìn)行如下維修：

清潔和檢查零件是否有損壞，更換損壞件；

更換主風(fēng)管和解鉤風(fēng)管彈簧閥對(duì)接口的橡膠密封件；

更換主風(fēng)管和解鉤風(fēng)管的橡膠管；

（5）緩沖裝置檢修

緩沖裝置分為可再生緩沖器和不可再生緩沖器兩種類型，可再生緩沖器有雙作用環(huán)彈簧緩沖器、橡膠緩沖器、液壓緩沖器和氣液緩沖器等，壓潰管是不可再生緩沖器。

（6）對(duì)中裝置

對(duì)中裝置進(jìn)行如下檢修：

用無油壓縮空氣和抹布清潔各零件；

用剛性金屬絲或螺絲刀清潔汽缸排氣孔；

檢查凸版和襯套是否損壞和磨耗；

檢查活塞桿端部的滾輪是否損壞。

3、監(jiān)測(cè)和控制元件

車鉤實(shí)現(xiàn)連掛和解鉤動(dòng)作的控制和監(jiān)控元件為S1、S3、S4、行程開關(guān)和二位五通換向閥。當(dāng)機(jī)械鉤頭連掛和解鉤時(shí)鉤頭中心銷的凸輪扳轉(zhuǎn)動(dòng)，S1行程開關(guān)監(jiān)測(cè)到該動(dòng)作并給出反饋電信號(hào)。當(dāng)電氣連接箱連掛和解鉤時(shí)，S3行程開關(guān)監(jiān)測(cè)到電氣連接箱操縱機(jī)構(gòu)的動(dòng)作并反饋電信號(hào)。S4行程開關(guān)與車鉤的止動(dòng)板有連鎖作用，當(dāng)止動(dòng)板動(dòng)作時(shí)即使車鉤高壓電路切斷，特別在解鉤時(shí)起保險(xiǎn)作用。

4、車鉤檢修后的試驗(yàn)

(1)車鉤連掛和解鉤試驗(yàn)

將全部組裝好的全自動(dòng)車鉤安裝在試驗(yàn)臺(tái)是，進(jìn)行車鉤自動(dòng)連掛和解鉤試驗(yàn)。連掛時(shí)要聽其聲音是否清脆，以判別機(jī)械鉤頭安裝的質(zhì)量。通過操縱手動(dòng)解鉤裝置，檢查手動(dòng)解鉤的性能是否正常。

(2)氣密封試驗(yàn)

在車鉤處于連掛狀態(tài)下，用肥皂噴在所有閥和管路接頭處以檢查氣路是否有泄漏。

參考文獻(xiàn)

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3 車輛工程》,嚴(yán)雋旄 傅茂海,中國鐵道出版社,2008年

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