铁路工程框架

铁路工程框架（精选八篇）

铁路工程框架 篇1

1 铁路框架桥顶进的顺序与位移的测量

铁路框架桥顶进的顺序为:开始放线进行测量、对施工的场地开始降水、对铁路框架桥顶进工作进行挖工作坑、顶进的滑板和背梁开始制作、预制框架桥的箱体、搭设简单的支墩设施与架设方便的便梁、对便梁的支墩需要的孔桩进行施工和拉杆的梁进行施工、对顶进的箱体进行架设便梁、回填线路与拆除便梁、恢复线路的运营工作。

进行对位移测量工作中的关键: (1) 在顶进工作中对一些设施进行控制、测量形变。比如:基坑、围护桩、边坡和路基。 (2) 对便梁梁端的纵向位移和横向位移进行控制与测量, 还有便梁跨中的纵向挠度和横向位移也需要进行测量和控制。 (3) 在施工中需要对线路中轨道里的几何尺寸进行测量控制。 (4) 在立交桥箱体顶进的时期, 需要测量控制施工中的中线和高程。

2 产生位移的原因、测量的方法与调整的措施

2.1

根据当地的实际地质情况和坑的不同深度, 建议使用将桩基或者是放边坡开挖的方式进行结合来设计。遵守国家铁路局对铁路施工的相关安全规定, 比如:在基坑的位移值到达了规定的值时会被当做边坡失稳来处理, 这个时候可以用基坑回填或者是拉锚等一些措施来进行对边坡加固。必须要保证路基与顶进的基坑的稳定和安全。应该用一些仪器对施工现场的场地进行洒水, 比如:全站仪器和水准仪器。观测挖基坑和架设便梁的施工过程, 对沉降做出详细记录。根据不同的施工更改观测的时间与频率, 在一天中不能少于2次观测;不能将材料、弃土等堆在基坑的四周, 避免对基坑的稳定造成影响;在开始挖基坑的时候, 需要注意避免进行大机稳定线路在该低段工作。

2.2 轨道几何的变化:

(1) 用轨距尺和弦绳等一些工具对线路轨道的几何尺寸进行日常的检查, 检查的范围应该在便梁和便梁外各50米的线路中。防护接车的工作人员在每趟列车行驶的前后都应该将各种线路目视的方法全部检查一次。而线路的检查工作人员需要按照规定对负责的路段, 铁路线路轨道中的几何尺寸需要在每两个小时都要检测一次, 填写相关的记录。 (2) 对于造成铁路线路轨道中的几何尺寸超标的原因做了分析, 主要是因为:轨道中的道碴流失、道床冒出了泥浆、路基进行下沉、扣在轨道上的扣件松散、没有缝的线路上的轨道温度高。怎样解决这些问题, 对此提出了一些措施:在顶进工程的施工范围内的线路两端进行全面的加固, 把轨道中的扣轨进行重新拧紧, 将在没有缝隙线路进行压力散放, 将轨道进行降温;松散的道碴捣实、流失的道碴回填;高气温的天气中, 对线路的检查加强, 特殊情况下可以在桥面线路的两边50米内, 进行降水来降温, 将钢轨温度的应力减少。

2.3 便梁与其支墩:

(1) 使用弦绳与钢直尺来对便梁跨中的位移进行测量;用全站仪器和水准仪器来对便梁的梁端、便梁的支付来进行测量。每天观察测量的次数不能少于两次, 在施工便梁和开始对线下土挖的时候需要增加观察测量的次数, 并将相关的数据进行填写。 (2) 引起便梁跨中的位移通常是因为以下原因而造成的:配件不齐全使组装的便梁不规范;便梁的使用期限已经超出了。对这些现象需要改进的措施:保证配件齐全, 之后严格按照设计的方式, 来组装符合标准的便梁, 把连接牛腿和联结板中间的螺丝栓都拧紧加固;架设好便梁, 开始挖土的时候, 需要将在规定的场地上安装水平的斜拉杆, 在一些线路的轨距中增加拉杆, 为了把便梁的整体承受能力加强;尽量使便梁的四周不要与钢轨接头, 把列车在行驶中的冲击力减少;便梁在使用中需要不定时的对此进行检测, 便于及时的将松动的扣件拧紧。 (3) 如果地基不能达到足够的承载力, 而且支墩的尺寸也不足, 这些都会对便梁支墩造成很大的沉降;列车在行驶中会产生横向的位移。使用支墩顶面中预埋的限位角钢来保证行驶列车的安全和防止横向的位移;检算支墩的动荷载与地基的承载能力, 设置合理的支墩尺寸与埋置的深度。

需要对以下的一些事项引起注意:将观测桩设置在支墩的四周, 便于对便梁纵横向的位移和支墩沉降强弱的观察测量。对支付不均匀的沉降度高度的重视, 确保在施工便梁的工作中状态完好。

2.4 箱体进顶:

(1) 准确的将箱体进顶的方向与高程控制住, 把观测站设置在进顶坑构面的30±2米。观测站中需要设置全站仪器和水准仪器, 箱体中设计的中轴线需要与仪器的中线平行。用钢钉在框架构顶板的中线与四角上都做上记号, 作为观测时候的一个观测点。在对箱体中的顶程的施工中, 对箱体轴线与高程的观测是必要的, 对相关的数据做好填写记录, 有出现偏差的时候及时的联系施工的管理人员, 第一时间采取措施进行整改。 (2) 箱体偏差的原因:不合理箱体的船头坡和滑板坡, 导致地基的承载能力不够, 降水不到位, 水把土体浸泡, 顶进的速度慢;顶镐的应力不均匀、设备安装不到位、超挖土方。整改的措施:将滑板顶根据地质的情况做成前高后低的坡, 设置可调整箱体高低的船头坡;根据地质情况和千斤顶的顶程来确定挖土的深度和坡度, 开挖的坡面不允许有反坡;安装的顶铁和轴线都需要一致的与横梁垂直;保证在脱离滑板的时候箱体方向良好, 在挖土的时候工作人员应该和观测的工作人员做好沟通, 技术的将偏差进行整改。

需要注意的一些事项:在施工顶进的时候将地下水的位置应该降到基地下的1米后开始进行, 连续的时间不能少于一周, 在地下水丰富的地方施工时应该避免雨期;在施工过程中应该对有线与附近的建筑物的状态进行随时的观测, 避免引起房屋、线路、信号杆等设备的基地下沉。

3 结语

上面是如今铁路框架桥顶进工程相关位移测量的分析与防护措施。还有很多问题还需要我们在今后进一步的关注。目前大多位移测量方法都是使用简便的仪器来对其观测, 对收集到的数据会有一定的局限性。无法全面的将施工地段观测的结果以三维空间变化来展现出来。地形、天气、温度、光线等一些原因都会对观测产生影响, 观察测量出来的结果时效性不高, 并且会消耗大量的技术和劳动力。有先进的观测适合, 能够完善测量监控预报的体系。在施工的场地上可以安装精密的感应仪器, 将出现位移的相关数据反馈给负责人员, 及时解决位移问题, 这样才能带领铁路框架桥顶进的施工水平走向另一个高度。

参考文献

[1]陈达元.浅谈铁路框架桥顶进工程相关位移的测量与控制[J].上海铁道科技, 2011 (4) :74-75.

[2]李伟, 陈明长, 张乃乐等.连云港海棠路下穿铁路立交桥设计[J].石家庄铁道大学学报, 2010, 23 (4) :81-85.

[3]麻金伟.桥涵下穿铁路工程轨道结构沉降与动力响应分析[D].北京交通大学, 2009.

[4]崔勇.浅谈顶进式下穿铁路框架桥的设计[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2014 (7) .

[5]周黄清.桥式盾构顶进施工技术在下穿铁路框架桥施工中的应用[J].铁道建筑, 2012 (4) :59-61.

铁路智能运输系统框架研究 篇2

马赫

（西南交通大学交通运输与物流学院 四川 成都 610031）

摘要：通过对国外铁路智能系统的发展概况的介绍，以及对中国铁路智能系统的现状分析，在此基础上提出中国铁路智能系统的组成建议。关键词：铁路；铁路智能运输系统；信息系统 中图分类号：U2 文献标识码： A 文章编号：

随着社会和经济的快速发展对铁路运输不断增长的需求，给现有的铁路运输能力和基础设施带来前所未有的压力，日益老化的系统与传统的业务实践往往无法解决这些问题。通过积极采用信息技术、传感技术、智能决策及控制技术等现代科学技术与铁路运输系统有机地融为一体，实现新一代铁路运输系统——铁路智能系统。制定铁路智能系统框架就是为了明确铁路智能系统的结构，避免各个子系统在研究开发过程中出现重复、不匹配等问题，是研究智能铁路系统的基础。日本、美国等发达国家对此已做了大量研究，并取得一定的成果，中国可在结合国情的基础上加以借鉴，构建技术先进、结构合理、功能完善、管理科学、经济适用、安全可靠、具有中国特色的铁路智能系统。

1.国外铁路智能系统简介

日本铁路技术研究的新一代铁路智能运输系统CyberRail（数字铁路系统）主要服务于旅客，通过提供强大的信息提供及分析决策实现铁路与其他运输方式无缝衔接。主要包括用户导航及多式联运信息提供、运输规划和调整、智能列车控制、铁路信息发布及交换四个部分。

欧洲铁路研发使用的ERTMS系统（欧洲列车运行管理系统）由ETCS（欧洲列车控制系统）、GSM-R（铁路专用全球移动通信系统）和ETMS（欧洲运输管理系统）三子系统。ERTMS系统有确保列车的运营安全和线路车辆的优化配置两个主要功能。

美国联邦铁路局研究智能铁路系统（IRS）主要包括数字数据通信网、差分GPS系统、主动列车控制系统、能源管理系统、智能气象系统、智能化平交道口系统、战术规划系统、战略规划系统、调车场管理系统、机车运用计划系统、乘务员运用计划系统、效益管理系统、紧急情况报警系统、旅客咨询系统【3】。

2中国铁路智能现状

目前我国已投入使用的铁路信息系统包括铁路运输管理信息系统(TMIS)、列车调度指挥系统(TDCS)、铁路列车运行控制系统(CTCS)、计划调度管理系统（OPMS）、行车组织策划系统（TOPS）、车号自动识别系统（ATIS）、机车信号系统（LBS）、列车超速防护系统（ATP）、编组站综合自动化系统(CIPS)、铁路客票发售与预订系统(TRS)、铁路办公信息系统(OMIS)、数字移动通信系统(GSM-R)等系统。

我国现使用的铁路信息系统大多为运输组织领域的应用系统，在人性化客货服务系统、智能化紧急救援与安全系统、各个子系统间互联互通方面与国外差距较大。

3中国铁路智能系统框架构成建议

根据国内外铁路智能系统的发展模式分析，建议中国铁路智能系统建设采取先整体后局部的模式开发，即先构建铁路智能框架，再具体开发对应的应用程序。这种开发模式可进行系统分析和设计，避免了开发过程中的混乱模式。

通过研究日本CyberRail和美国IRS这两个系统体系框架以及欧洲的ERTMS系统，并结合我国铁路现状，分析我国智能铁路系统框架主要由公共基础平台、电子商务系统、运输组织系统、实时监测系统、设备及基础设施管理系统、智能办公系统、安全信息系统以及决策支持系统8个部分组成。

(1)公共基础平台:旨在构建完善的铁路信息传输通信网络，实现铁路智能各子系统之间信息的交换及共享，发挥信息化整体效益。主要包括通信网络、信息共享、公共基础信息、信息安全保障、铁路门户五个部分【5】。

(2)电子商务系统:旨在充分发挥铁路运输的优势，与客户进行信息交流和互动式服务，提升铁路的市场竞争力。由客运方面的旅客服务系统、客票发售及预订管理系统、自动售检票系统、车站导向指示系统五个部分；及货运方面的货运服务系统、多式联运信息系统两个部分。(3)运输组织系统:主要为铁路运输的调度指挥、生产作业部门服务，旨在实现运输组织智能化，保障运输安全，提升运输生产效率。主要包括前面提到的现已投入使用的TMIS、TDCS、OPMS、CTCS、CIPS、LBS、ATIS、ATP、TOPS系统，还应该包括铁路工作人员用于管理的旅客运输管理系统、货物运输管理系统等系统。

(4)实时监测系统:通过收集声音、动静态图像信息为其他信息提供服务。包括线路监测系统、桥隧监测系统、信号监测系统、电网监测系统、机车车辆监测及定位追踪系统、车站监测系统、气象地质监测系统等系统组成。

(5)设备及基础设施管理系统:通过实时监控系统提供移动及固定设备的信息，协助发现潜在危机。除此之外，该系统还负责移动及固定设备的检修维护管理工作。主要包括车辆管理信息系统、机务管理信息系统、工务管理信息系统、电务管理信息系统等系统，这些系统主要为车辆段、机务段、工务段、电务段等部门服务。

(6)智能办公系统:旨在提高工作效率，实现办公自动化，主要包括办公信息系统、财务管理信息系统、人力资源管理信息系统、统计分析系统等系统。

(7)安全信息系统:主要包括铁路运营安全系统及信息网络安全两部分。铁路运营安全系统还应包括应急救援指挥系统、事故统计分析系统等系统。

(8)决策支持系统:旨在辅助工作人员进行决策分析。主要包括客运营销辅助决策支持系统、货运营销辅助决策支持系统、安全信息分析及应急救援决策支持系统、线路规划决策支持系统、运输组织优化决策支持系统、机务及乘务工作人员运用计划决策支持系统等系统组成。

4.结束语

作为未来铁路运输发展的必然趋势，铁路智能系统随着科技的进步也在不断发展，越来越多的先进技术将被注入铁路智能系统中。例如现在有学者在研究“北斗”卫星导航系统在铁路智能运输系统中的应用，RFID技术在铁路集装箱堆场进出口的应用，远程传感技术自动检测轴温并报警等前沿技术与铁路智能系统的结合。因此，铁路智能系统的框架制定就是为了给工程实践以有效的理论指导，协调各方面的先进技术，以免造成缺乏规划、建设混乱的局面，更好的引进各方先进技术与铁路智能系统相融合。

参考文献：

铁路工程框架 篇3

三明市化机铁路涵洞拓宽改造工程位于鹰厦线K360+401.99,K360+414.49处下穿铁路,与铁路正交。孔跨结构为2-10.5 m的分离式钢筋混凝土框架涵,共3节,其中两节下穿既有线采用顶进施工,节长12 m,剩余一节采用现浇法施工,节长9 m。立交全长33.06 m,边墙厚95 cm,底板厚75 cm,顶板厚65 cm,结构净高660 cm。

该框架涵位于三明站小里程侧咽喉区,立交范围内共有4股道,该工程的建设还将影响多处道岔、信号机、电气化、光电缆等铁路设备。于铁路里程K360+420处,有座1-10 m钢筋混凝土梁桥,该桥净宽8.9 m,净高4.5 m,共有10片Ⅱ梁,桥台为T形台,台长5.92 m,扩大基础,施工难度大。

2 顶力计算与顶进后背设计

箱涵自重(以第一节箱涵计算):

初次启动摩擦系数按1.4计,最大顶力Fmax=μG=1.4×927=1 297.8 t,取1 300 t,即最大需要1 300 t的推力。

拟框架后背分配梁采用C25钢筋混凝土,与滑板共同浇筑,采用高2.3 m、宽15 m、厚1 m的钢筋混凝土,分配梁埋入滑板面以下0.8 m。

后背采用M10浆砌片石砌筑。后背梁均与框架轴线90°垂直,与框架平行。

检算后背墙稳定性:

拟后背墙采用钢筋混凝土材料:尺寸为宽15 m,高2.3 m(其中埋入土体0.8 m),厚1.0 m。土的参数:内摩擦角φ=20°,粘聚力c=20 kPa,基底摩擦系数μ=0.35,密度ρ=2×103 kg/m3。

2.1 土压力计算

1)后背墙上部被动土压力计算(见图1)。

把后背墙后面高于挡墙的土及砂袋等效为均布荷载:

被动土压力为:E1P=0.5(P10+P11)H=0.5×(179.6+240.8)×1.5×14=4 414.2 kN。

对O点取矩:M1P=[179.6×1.5×0.5×1.5+(240.8-179.6)×0.5×1.5×1/3×1.5]×14=3 150 kN·m。

2)后背墙下部被动土压力计算(见图1)。

被动土压力为:E2P=0.5(P20+P21)H=0.5×(57.2+89.84)×1.5×14=1 543.9 kN。

对O点取矩:M2P=[57.2×1.5×0.5×1.5+(89.84-57.2)×0.5×1.5×1/3×1.5]×14=1 072.3 kN·m。

2.2 后背墙自重

后背墙自重:G=γGV后背墙=25×1.0×2.3×14=805 kN。

后背墙自重对O点取矩:MG=G×LG=805×0.5=402.5 kN·m。

2.3 后背墙基底摩擦力

基底摩擦力:Nf=μG=0.35×805=281.75 kN。

对O点取矩:Mf=NfLf=281.75×0.8=225.4 kN·m。

2.4 验算后背墙的稳定性

抗倾覆稳定性验算:

由公式:Ko=M抗倾覆/M倾覆=(MG+M1P+M2P+Mf)/M倾覆=1.54>1.5(满足要求)。

3 D24施工便梁架空

Ⅱ道采用1孔D24施工便梁架空线路。便梁支墩采用钢筋混凝土挖孔桩基。线路架空后,列车应慢行45 km/h,架空步骤及注意事项:1)挖道床及土方,灌注混凝土护壁及钢筋混凝土桩基;2)搭枕木;3)就地拼装D24施工便梁;4)D24施工便梁拆除后,应凿除部分露出路基的钢筋混凝土桩基,凿除深度应符合线路道床厚度的要求。具体架空方案如下:

对于鹰潭侧框架顶进时,在穿过Ⅱ道线路时,采用D24便梁架空线路,由于在靠近厦门侧有一既有钢筋混凝土梁桥,人工挖孔桩避开既有桥台及路基;在另一侧最大可按1∶1放坡,支点采用人工挖孔桩,桩径为1.25 m,如图2所示。

对于厦门侧框架施工时,在穿过Ⅱ道线路时,采用D24便梁架空线路,靠鹰潭侧的支点直接落在其箱涵上,另一侧采用人工挖孔桩做支点。

4 纵挑横抬架空

线路加固设备主要由横梁(垂直于线路方向的工字钢束梁)、纵梁(沿线路方向的工字钢束梁)组成。其主要工艺为:纵梁一端搭在框架涵顶上,另一端搭在顶进方向的土体上,横梁上跨纵梁,此横梁托住线路。为防止框架涵两侧路基塌方,须在沿线路方向设置轨束梁托住线路,此轨束梁一端搭在上述横梁上,另一端搭在框架涵两侧路基上。

穿设横抬梁时,应防止横抬梁同时与两根钢轨接触,横抬梁就位后,立即在横抬梁与轨底间安装绝缘垫板,方可落下轨道。

线路加固地段每2 m设绝缘轨距拉杆一组,以防止轨道爬行。

5 框架桥顶进施工方案

顶进总体施工方案先把鹰潭侧框架顶进到位,再利用鹰潭侧框架顶作支点,架空线路进行厦门侧框架顶进施工。

中继间法是将箱身分节预制,各节箱身间设中继间,前节利用后节做后背,并在中继间、末节箱身与后背之间安设千斤顶,再由前至后依次驱动千斤顶,逐节推动箱身,往复循环,直至箱身就位。

中继间法顶进,由于前后箱身重心的运动轨迹不易重合,产生垂直分力,致使中继间抗剪力较差,产生顶进中严重错牙及底板处土方滞留。为处理顶进中中继间抗剪力及底板处土方滞留给顶进施工带来的施工难度,确保施工正常有序,在施工中进行了优化处理。中继间钢护套底板采用20 mm厚钢板,其余均采用16 mm厚钢板。钢护套的埋设应与框架涵置放水平。

该工程框架底板至轨底间距为9.18 m,顶进开挖时严格控制开挖深度,边挖边顶,每次顶进深度控制在30 cm～60 cm范围内。顶进时根据顶程情况在不断接长的传力柱上反压轨束梁和分段设置分配梁。使其与后背共同承担油顶最大推力,反压梁或增加分配梁也起到传力柱横向分力的抑制作用,使顶推安全快捷。

6 结语

根据对施工方案的分析,本工程所采用的中继间法施工工艺最大限度的发挥了其特点,使框架桥质量、工期、安全得到有效的控制,且工程造价低,经济效益和社会效益明显。由于中继间法施工工艺在此次的施工中遇到很多问题并得到相应的解决,这为同类工程施工质量控制积累了一定的经验和数据。

参考文献

[1]孙亦环.铁路桥涵[M].北京:中国铁道出版社,2000.

[2]姚铃森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1998.

中国铁路BIM标准体系框架研究 篇4

关键词：BIM,标准,铁路,体系

根据铁路工程建设信息化总体方案的部署, BIM是实现铁路工程建设信息化的主要技术发展方向, 为此, 中国铁路总公司推动了BIM技术在铁路工程上的应用研究。应用研究发现, BIM技术对铁路工程建设有着巨大的发展潜力和应用价值, 同时也存在着许多难题和挑战。BIM起源于建筑领域, BIM标准及应用软件基本上都是面向民用建筑领域, 没有针对铁路的标准, 给BIM在铁路工程领域的全面应用带来不可逾越的障碍。经前期调研发现, 虽然美国、英国、日本、新加坡等国都制定过相应的BIM标准, 我国住房和城乡建设部也于2012年启动了我国BIM标准的编制工作, 但这些BIM标准所涵盖的领域都局限为民用建筑。鉴于铁路工程领域所涵盖的专业领域要远大于建筑领域, 并且BIM技术本身也在不断发展过程中, 因此有必要在开展专业BIM应用研究试点的同时, 开展铁路BIM标准体系的研究, 以在大范围开展专业BIM应用时, 统一指导、规范应用。中国铁路总公司于2012年已经启动了《基于BIM技术的铁路隧道施工图交付标准研究》等BIM相关课题的研究工作, 之后还会陆续开展更多铁路专业领域BIM技术应用研究;2013年启动了BIM标准体系的前期研究工作, 提出了中国铁路BIM标准的体系框架, 2014年将全面启动中国铁路BIM标准体系的研究工作。

1 国内外BIM标准现状

1.1 国际BIM标准

1.1.1 美国国家BIM标准 (NBIMS)

美国建筑科学研究院 (National Institute of Building Sciences) 分别于2007年和2012年发布了美国国家BIM标准第一版 (National Building Information Modeling Standard version1-Part1:Overview, Principles, and Methodologies) 和美国国家BIM标准第二版 (National BIM Standard-United States Version 2) , 旨在通过引用现有标准和制定信息交换标准为建筑工程施工工业整个生命周期的信息化提供统一操作凭据。

美国国家BIM标准第一版 (NBIMS-US V1P1) 并没有提出具体的BIM标准体系, 而是着眼于介绍BIM相关基础概念、建立BIM体系的需求和提出BIM标准编写的原理和方法论。它认为NBIMS的目标是为每个设施建立标准的机器可读的信息模型, 该信息模型包含此设施的所有适当信息, 可以被整个生命周期中所涉及的所有用户使用, 从而达成一个改良的计划、设计、施工、运营和维护的过程。

美国国家BIM标准第二版 (NBIMS-US V2) 依据第一版的需求和方法论明确了BIM标准体系, 大体包括引用标准、数据交换标准和BIM实施实用文件。其中引用标准和数据交换标准的目标读者为软件开发者与销售者, BIM实施实用文件的目标读者为AEC工业实施者。引用标准即已被国际认证或在世界范围内投入使用的标准, 包括工业基础类 (IFC) 、可扩展标记语言 (XML) 、建筑信息分类体系Omni Class、国际数据字典框架库 (IFDLibrary) ;数据交换标准基于IDM和MVD指定了数据管理、信息控制担保、信息可靠性的标准, 并为具体的应用场景定义了不同的交换标准, 包括施工运营建筑信息交换标准 (COBie) 、空间分析 (SPV) 、建筑能耗分析 (BEA) 、数量与成本估算 (QTO) ;BIM实施实用文件为AEC工业的使用者提供BIM项目实施指导, 包括BIM能力与成熟度判别模型 (CMM) , BIM项目执行计划指南和内容模板, 机电系统 (MEP) 建筑安装模型的空间协调与交付, 计划、执行和管理信息移交向导。NBIMS-US V2体系框架见图1。

目前, 美国国家BIM标准第三版 (NBIMS-US V3) 正在编制当中, 计划2014年秋季发布。

1.1.2 英国BIM标准

英国于2000年发布了《建筑工程施工工业 (英国) CAD标准》 (AEC (UK) CAD) 来改进设计信息交付、管理和交换过程, 随着设计需求和科技的发展, 此标准逐渐扩大涵盖了设计数据和信息交换的其他方面。该项目委员会于2009年重组, 吸纳了在BIM软件和实施方面拥有丰富经验的技术公司和咨询公司作为新成员, 旨在满足英国AEC行业对于在设计环境中实施统一、实用、可行的BIM标准的日益高涨的需求。2009年11月和2012年先后发布了《建筑工程施工工业 (英国) 建筑信息模型规程》 (AEC (UK) BIM标准) 第一版和第二版, 与NBIMS的不同之处在于, 英国的BIM标准只着眼于设计环境下的信息交互应用, 基本未涉及BIM软件技术和工业实施。

1.1.3 日本BIM标准

日本建筑学会 (JIA) 于2012年7月发布了日本BIM指南, 从BIM团队建设、BIM数据处理、BIM设计流程、应用BIM进行预算、模拟等方面为日本的设计院和施工企业应用BIM提供了指导。日本软件业较为发达, 在建筑信息技术方面也拥有较多的国产软件, 日本BIM相关软件厂商认识到, BIM是需要多个软件来互相配合, 而数据集成是基本前提, 因此多家日本BIM软件商在IAI日本分会的支持下, 成立了日本国产BIM软件解决方案联盟。

1.1.4 新加坡BIM指南

新加坡建设局 (B C A) 于2012年5月和2013年8月分别发布了《新加坡BIM指南》1.0版和2.0版。《新加坡BIM指南》是一本参考性指南, 概括了各项目成员在采用建筑信息模型 (B I M) 的项目中不同阶段承担的角色和职责。该指南是制定《B I M执行计划》的参考指南。《新加坡B I M指南》包含BIM说明书和BIM模型及协作流程。

1.1.5 韩国BIM标准

在韩国, 多家政府机构制定了BIM应用标准。韩国公共采购服务中心 (Public Procurement Service, PPS) 于2010年4月发布了《设施管理BIM应用指南》和BIM应用路线图。韩国国土交通海洋部也于2010年1月发布了《建筑领域BIM应用指南》。该指南为开发商、建筑师和工程师在申请四大行政部门、16个都市以及6个公共机构的项目时, 提供采用BIM技术时必须注意的方法及要素的指导。

1.2 国内BIM标准

我国B I M标准研究起步较晚。2010年11月清华大学对外公布《中国BIM标准框架体系研究报告》, 2012年1月住房和城乡建设部将五本BIM标准列为国家标准制定项目。

1.2.1 中国建筑信息模型标准框架 (CBIMS)

2010年11月清华大学对外公布《中国BIM标准框架体系研究报告》, 2011年12月由清华大学BIM课题组主编的《中国建筑信息模型标准框架研究》 (CBIMS) 第一版正式发行。

CBIMS的体系结构与NBIMS类似, 针对目标用户群将标准分为两类:一是面向BIM软件开发提出的CBIMS技术标准, 二是面向建筑工程施工从业者提出的CBIMS实施标准 (见图2) 。

1.2.2 中国国家BIM标准

2012年1月住房和城乡建设部印发建标[2012]5号文件, 将五本BIM标准列为国家标准制定项目。五本标准分为三个层次 (见图3) :第一层为最高标准:建筑工程信息模型应用统一标准;第二层为基础数据标准:建筑工程设计信息模型分类和编码标准, 建筑工程信息模型存储标准;第三层为执行标准:建筑工程设计信息模型交付标准, 制造业工程设计信息模型交付标准。

1.2.3 北京市地方标准《民用建筑信息模型 (BIM) 设计基础标准》

该标准是北京民用建筑设计中BIM应用的通用原则和基础标准。主要内容包括:总则、术语、基本规定、资源要求、BIM模型深度要求、交付要求。

1.3 国内外BIM标准的分析

目前国外BIM标准主要分成了两个层级:一类是以国家或行业级标准为目标, 以美国的NBIMS为代表性, 从软件技术和工业实施两方面对BIM的实现提出标准和指导;一类是基于某个BIM平台软件, 以实现项目BIM实施过程的规范和统一为目标, 以英国和新加坡制定的基于特定软件的实施指南为代表。现有国内BIM标准基本可分为三类。

第一类:CBIMS标准框架, 主要是从信息化的角度, 从理论层面论述BIM标准体系的框架和方法论。该标准框架的理论和方法与NBIMS标准类似。CBIMS标准框架可以作为我国国家和行业BIM标准编制的理论基础。

第二类:中国国家BIM标准系列。为住房和城乡建设部主持编写的建筑领域国家BIM标准, 研究思路参照借鉴国际BIM标准的同时兼顾国内建筑规范规定和建设管理流程要求。

第三类:地方BIM标准。主要是对地域内建筑BIM应用的统一规定。例如北京市《民用建筑信息模型 (BIM) 设计基础标准》。

2 国内外现有BIM标准对铁路行业的适应性分析

2.1 现有国内外BIM标准未涵盖铁路行业

国内外BIM标准研究基本上都在建筑行业, 包括的主要专业领域有:建筑、结构、暖通、电气、设备、建筑施工管理、物业管理。

现有的国内外BIM标准不能涵盖铁路行业独有的专业领域, 包括:地理信息、工程地质、线路、轨道、路基、桥梁、隧道、站场、信号、机务车辆、电气化等。在编制铁路BIM标准时, 所有铁路行业独有专业领域的信息模型都需要补充定义。

2.2 铁路BIM标准应该是完整的标准体系

由于中国铁路BIM标准必须支持软件开发和工程应用, 因此中国铁路BIM标准体系应视一个完整的标准体系, 包括技术标准和实施标准。技术标准包括数据存储标准、信息语义标准、信息传递标准。实施标准主要用于指导和规范铁路行业规划、设计、施工、建设管理、运营企业实施BIM标准。中国铁路BIM的技术标准和实施标准的专业范围远远超出了现有建筑领域BIM标准的范畴, 因此只有制定一套完整的标准体系, 才能在铁路工程中实现BIM应用的标准化。

2.3 铁路BIM标准体系制定的难度和工作量巨大

由于建筑领域BIM标准中引用的基础标准 (IFC、IFD、Omni Class等) 不能涵盖铁路专业领域, 因此铁路BIM标准体系中必须对这些基础标准进行定义、扩充, 定义的方法可以借鉴现行的国际标准。但该项工作的难度和工作量是巨大的。IFC、IFD、Omni Class等基础标准每一个都是一个专业的研究领域, 需要专业人员去研究应用、扩展等技术问题。

建筑工程是工点工程, 铁路工程是线路工程, 与建筑业相比, 铁路行业具有自身的特殊性, 主要表现在:与地形结合紧密, 区域范围广, 因此要求铁路BIM标准还要涵盖GIS领域, BIM与GIS的结合是一项技术难题。

2.4 BIM软件对标准的支持至关重要

BIM专业设计软件的发展以及对标准的支持非常重要。一方面BIM专业设计软件多集中在建筑和设备相关的专业, 铁路工程中很多专业还没有BIM软件;另一方面, 有实力占市场主导地位的软件厂商对开放标准的支持不积极, 对铁路专业设计软件的开发支持力度也较弱。没有软件的支持, BIM标准很难落地应用。

2.5 中国铁路BIM标准必须适合中国铁路建设的需要

BIM标准隐含着工程建设的法律法规、政府监管、建设管理模式、市场等一系列约束和需求, BIM标准的背后是一个国家对工程项目的管理体系, 中国铁路的BIM标准必须符合中国的国情, 把国外的管理体系照搬到中国是不切实际、不可想象的, 也无法取得成功。必须依照中国铁路的情况来研究开发中国铁路的BIM标准, 只有符合中国铁路的BIM标准才能规范、约束BIM技术在铁路工程建设中应用, 满足中国铁路工程建设的需求。

3 中国铁路BIM标准体系框架

3.1 中国铁路BIM标准序列

中国铁路行业领域BIM标准序列应分为三个层次:

第一层, 中国铁路BIM标准。作为一种行业标准, 应该满足和遵守国家BIM标准的相关要求和规定。同时铁路BIM标准体系内一些对其他行业领域具有强制要求、指导或借鉴意义的规定可以上升为国家标准。

第二层, 企业BIM标准。铁路设计、施工、建设管理、运营企业, 在BIM国家标准、行业标准、地方标准的约束指导下, 为实施本单位BIM项目制定的工作手册或作业指导书。

第三层, 企业项目团队针对具体的建设项目制定的, 具有高度项目相关性的项目BIM工作原则。

中国铁路BIM标准序列与中国国家BIM标准、地方BIM标准和相关行业领域间的关系见图4。

3.2 中国铁路BIM标准体系框架

中国铁路BIM标准体系包括技术标准和实施标准两大部分 (见图5) 。

技术标准分为数据存储标准、信息语义标准、信息传递标准, 其主要目标是为了实现铁路建设项目全生命周期内不同参与方与异构信息系统间的互操作性, 用于指导和规范铁路BIM软件开发, 主要面向IT工具。

实施标准主要是从资源、行为、交付物三方面指导和规范铁路行业规划、设计、施工、建设管理、运营企业实施BIM标准。

3.2.1 技术标准

技术标准的主要目标是为了实现铁路建设项目全生命周期内不同参与方与异构信息系统间的互操作性, 并为BIM实施标准的制定提供技术依据。主要用于指导和规范铁路BIM软件开发。依据CBIMS和NBIMS方法论, 中国铁路BIM标准体系的技术标准可分为数据存储标准、信息语义标准、信息传递标准 (见图6) 。

(1) 数据存储标准。主要研究BIM模型数据存储格式、语义扩展方式、数据访问方法、一致性测试规范等内容。

一种可行的方案是采用对建筑领域通用的IFC (工业基础类) 标准进行扩展的方式实现铁路BIM数据存储标准。借用IFC中资源层和核心层定义的对信息模型几何信息和非几何信息的逻辑及物理组织方式, 作为铁路信息模型数据格式;使用IFC现有的外部参照关联机制, 将铁路BIM信息语义关联到IFC模型。该方案需要对语义扩展规则和方式进行统一的定义。优点是不用对IFC领域进行大量扩展, 不会对现有BIM软件带来过多的兼容性问题。扩展铁路专业领域后的IFC框架见图7。

(2) 信息语义标准。包括分类编码体系和数据字典两部分。

分类编码体系可以参照ISO 12006-2《施工工程信息的组织第2部分:信息分类框架》, 结合我国铁路行业的情况建立。将是一个采用面分类法, 面向铁路工程全生命周期的分类体系。该分类编码体系的设计应考虑与铁路建设管理模式、既有铁路定额体系、中国国家BIM标准等的协调性。

数据字典可参照ISO 12006-3《施工工程信息的组织第3部分:面向对象的信息框架》建立, 对行业中的概念语义, 如完整名称、定义、备注等进行规范, 数据字典中的每一个概念都对应一个全球统一标识符 (GUID) 。

(3) 信息传递标准。主要研究信息的传递和交换过程, 信息模型的交付标准、信息安全与信息模型的知识产权等问题。

信息的传递。分析和定义铁路建设项目全生命周期内信息流动的过程、规则和场景。信息的传递一般发生在两个维度:全生命周期内规划、设计、施工、运维各阶段之间;业主 (业务主管部门) 、设计方、施工方、运营方各参与方之间, 或参与方内部各专业之间 (见图8) 。

信息模型的交付标准。结合我国铁路建设管理规定, 定义预可行性研究、可行性研究、初步设计、施工图、竣工验收等主要成果节点的信息模型几何信息和非几何信息的精度要求。

信息安全。铁路作为国家基础设施, 铁路BIM信息模型在信息交换的过程中不可避免的要涉及基础地理信息、基础地质信息等一些关系国家安全的敏感信息, 如何在保证信息安全的前提下, 最大限度地发挥铁路BIM信息模型的效益是一项要研究的内容。

信息模型的知识产权。BIM应用离不开BIM软件, 要想高效的使用BIM软件, 就离不开BIM模型库 (族库) 。BIM模型库的丰富程度在很大程度上决定了BIM应用的推广程度。BIM模型库 (族库) 的建立需要持续不断的积累和大量的人力投入, 因此BIM信息模型应该具有知识产权。BIM信息模型知识产权的界定和使用规则需要研究。

3.2.2 实施标准

实施标准是技术标准的使用规范, 企业可根据实施标准对自身的工作程序、管理模式、资源搭建、环境配置以及成果交付物进行规范化。实施标准中一般包括:资源标准、行为标准、交付标准。

资源标准:资源指各阶段工作中实施BIM应用所需要的条件和环境。资源标准是指资源组织和定义相关规范。如软件要求、硬件要求、网络要求、构件库要求等。

行为标准:行为是指实施BIM应用工作中相关人员的活动和过程。行为标准是指规范行为的要求和规章制度, 如建模、制图、协同规范。

交付标准:交付物是指实施BIM应用产生的成果。交付标准是指定义、组织和管理交付物的规范规定。

4 展望

4.1 铁路BIM标准未来可上升为国家和国际标准

从现有的调研结果看, 国内外现有的BIM标准均为建筑领域, 中国铁路BIM标准是首次提出。待铁路BIM标准体系达到一定成熟度后, 可以考虑推荐到国家标准层面, 并结合我国高速铁路走出去战略, 进一步推荐为国际标准。

4.2 重视BIM软件开发

BIM的三维、海量数据、信息共享等特性决定了没有相关BIM软件就没办法开展BIM应用。BIM应用的多样性又决定了不可能有能够完成所有BIM任务的大一统BIM软件, BIM软件一定是各种完成特定BIM任务的系列软件的集合。铁路BIM专业软件的功能性和成熟度是BIM技术成功应用的决定性因素之一, 而目前国内外针对铁路专业领域开发的BIM软件很少, 许多铁路特有专业完全没有BIM软件可用。没有软件, 铁路BIM标准就无法落地, 铁路BIM软件与BIM标准体系应从战略层面同步思考和推进。

参考文献

[1]清华大学BIM课题组.中国建筑信息模型标准框架研究[M].北京:中国建筑工业出版社, 2011.

[2]National Institute of Building Sciences.National BIM Standard-United States Version 2[S].

[3]ISO/DIS 12006-2 Building construction-organization of information about construction works-Part2:Framework for classification of information[S], 2001.

[4]ISO/PAS 12006-3 Building construction-organization of information about construction works-Part3:Framework for object-oriented information[S], 2007.

[5]GB/T 25507—2010/ISO/PAS 16739:2005工业基础类平台规范[S].北京:中国标准出版社, 2010.

[6]AEC (UK) BIM Standard for Autodesk Revit Version1.0[S].

[7]BCA.Singapore BIM Guide Version 2[EB/OL].http://www.corenet.gov.sg/integrated_submission/bim/BIM/Singapore BIM Guide_V2.pdf.

[8]BCA.Singapore BIM Guide Version 1.0[EB/OL].http://www.corenet.gov.sg/integrated_submission/bim/BIM/Singapore_BIM_Guide_Version_1.pdf

运营铁路线下新建框架桥涵施工技术 篇5

本工程为平顶山市光明路市政道路工程新建的四孔分体式框架涵, 设计位于矿区铁路运营线下方。

框架桥涵设计为4.5m+2×13m+4.5m四孔分离式钢筋混凝土框架, 涵长12.2m, 孔洞净高6.6m, 施工全宽达49.86m。桥涵与运营铁路线交角为55°。

该桥涵施工可以采取顶进施工工艺, 但该工艺准备工作时间长, 占地面积大, 成本费用高, 对环境破坏大, 在实施过程中施工精度的控制难度大, 出现问题处理难度大。

桥涵的施工必须进行线路架轨, 采用工字钢吊轨受自身材料性能等因素的限制, 跨度有限, 安装操作上流程复杂, 日常维护工作量大, 加固体系的强度及刚度相对不足。

现代化的城市道路幅宽不断的加大, 需要采取新的施工工艺解决该问题。

2 施工主要难点

施工地点的铁路线为企业运输主线之一, 要求在不影响正常线路运行的情况下, 按进度完成桥涵施工。

3 主要施工原理

(1) 根据单孔桥涵线路架空体系由支撑点 (支撑桩) , 纵向受力体, 横向受力体, 连接杆配件组成一个立体的空间结构的基本原则, 本项目的四孔分体式框架涵就是通过设计, 将单孔架空技术进行拓展改进, 通过合理布置混凝土支撑桩将大跨度多孔桥涵架轨转变成传统的单孔桥涵架空技术。

选用D24、D16分节式组合架轨钢便梁, 合理布置混凝土支撑桩, 选择最匹配的钢便梁组合方式, 减少便梁的施工投入成本。

(2) 充分利用框架涵自身重量大, 稳定性好, 强度高的优点, 利用框架涵自身设计作为支撑点;依照混凝土跳仓施工法原理, 先进行框架涵 (按顺序1#、2#、3#、4#) 1#孔、3#孔线路加固后施工桥涵;待1#孔、3#孔桥涵混凝土达到设计允许强度时恢复该处线路, 进行D型便梁的转换架空加固2#孔、4#孔线路后施工桥涵。

4 材料与设备

纵向架空设备:D24、D16型分节组合式钢便梁。

主梁采用D24+2×D16型钢便梁, 辅梁I40×8.0m工字钢组成纵梁。纵梁两端采用枕木垛支点, 枕木垛下置2.0×2.0×1.0m砼支墩。纵梁下相应部位设4组 (8根) Ф1500mm×13000mm、C25砼桩基, 桩顶置C25砼承台。

横向架空:加长型钢横梁长4960mm。

纵横梁联结:采用螺栓联结板联结。

轨道与横梁联结:轨道专用扣板扣件联结。

5 施工操作要点

5.1 施工准备

计算支撑桩纵向间距;根据施工图纸设计桥涵的孔径, 斜交角的角度, 桩径及施工工作面计算支撑桩纵向间距, 通过D型钢便梁参数选择合适的便梁型号, 计算公式:

计算支撑桩横向间距S=2.5m+5×L道肩宽度+D挖孔桩直径

支撑桩必须具有一定的强度和稳定性, 一般视桥涵的跨度和高度及具体土质等情况。本工法施工时均采用人工挖孔混凝土灌注桩, 通过设计计算采用直径1.5m、长度13m、C25钢筋砼。

5.2 D型钢便梁安装

(1) D型便梁安装工艺流程

横抬梁就位纵梁就位联结纵横梁逐段扒除道碴安装斜杆和联系结构安装轨道扣件火车限速行驶线下桥涵施工

(2) D型钢便梁的安装程序

D型钢便梁安装程序:先横抬梁就位, 后安放纵梁:

(1) 抽出枕木, 塞入横梁

安装横梁的位置应与枕木位置一致, 所以事先应将枕木的间距调整。抽出枕木, 穿入横梁。穿横梁应按工务规则要求“隔六抽一”, 由纵梁两端向中心排列抽换, 抽一根枕木换一根横梁。此时注意将线路中的一根钢轨下垫衬一块橡胶垫, 防止轨道电路短路, 影响线路和行车。塞入横梁时, 要求对准纵梁连接板并定位, 同时垫橡胶垫, 上好扣件, 捣固道床。

(2) 按设计位置, 预先安放一片纵梁, 另一片纵梁垫高, 高出既有线路枕木面0.2m左右, 以便抽换枕木, 待纵梁放稳后安装横梁。

(3) 横梁塞入完毕后, 将垫高的一片纵梁降落就位, 并连接纵横梁。

(4) 逐段扒除道碴, 安装斜杆和所有连接系统, 连接板及牛腿的孔均应上满螺栓, 弹簧垫圈, 不得漏装, 见下图。

(3) 钢轨扣件的安装

(1) 钢轨扣件包括扣板定位支座, 外可调扣板, 内可调扣板, 止动垫圈, 尼龙绝缘角, 橡胶绝缘垫板, 螺母, 螺栓, 平垫圈, 弹簧垫圈等。

(2) 横梁安装就位后, 可安装钢轨扣件来固定钢轨。钢轨垫板必须为特制的橡胶斜垫板, 加厚的一侧必须放置在钢轨的外侧。

(3) 钢轨扣件中的扣板定位支座直接与横梁两侧扣板连接, 安装可调扣板时必须与钢轨顶紧。

(4) 钢轨扣安装完毕后, 必需检查轨距和水平。火车通行后要经常检查轨道扣件, 发现松动的情况必须立即上紧。

5.3 框架涵施工步骤

框架涵采用二阶段调仓施工法, 分别施工1#边孔、3#中孔和2#边孔、4#中孔。由于在矿区铁路线上施工, 两阶段施工均采用基坑大开挖和现浇结构施工。

一阶段1#孔、3#孔桥涵施工及钢便梁安装立面图

第一阶段线路加固及施工完毕后调整铁路架空方案, 进行D型钢便梁的转换及安装后再第二阶段施工。待框架桥施工完, 砼达到设计强度后, 回填石碴, 拆除架空梁, 整修和恢复铁路正常运行, 最终完成桥涵的全部施工。施工阶段见上图。

6 结语

通过以上采取的施工技术, 顺利的完成了桥涵的施工, 该方法适用于大部分工企业铁路线下桥涵的施工, 避免了使用顶进方法施工桥涵会产生的问题, 节约成本, 可操作性好, 能够保证安全性, 最重要的是实现企业生产与城市建设相互兼容。

浅谈框架桥涵顶进下穿铁路施工 篇6

这种在运输繁忙的营业线上进行增设桥涵的工程, 常用的施工方法有:先修筑便线便桥维持通车, 再在已有线路拟定桥位处开挖路基再建桥;使交通中断一定时间, 在拟定桥位处开挖路基再建桥;使用施工便梁承托既有线路轨道以保持通车, 然后开挖路基再建桥;先修建桥梁墩台, 待桥梁墩台建成后装入主梁, 最后挖除桥下土方;采用箱型桥台, 顶入路基, 再架梁, 最后开挖桥下土方;限制所有通过车辆的行驶速度, 同时直接顶进桥涵。在以上所说的各种方法中, 近年来国内大中型立交工程常用顶入法施工。

1 顶进施工的优点及发展

1.1 主要优点

框架桥涵架空线路顶进施工法, 其主要施工程序如下图所示。主要工序包括工作坑施工、框架桥涵预制、线路加固及开挖顶进4部分, 顶进施工法具有占地拆迁少, 对车辆干扰小, 施工进度快, 质量好等优点。

1.2 发展状况

顶入法施工近年来在国内外得到较快的发展, 为提高和改进箱形框架顶进的施工技术, 许多国家做了实验和研究工作, 积累了丰富经验, 取得了明显的效果。施工技术主要有以下几项:

1.2.1 路基钻孔

采用牵引法或者顶拉法施工的共同点是需要在路基中钻出水平空洞, 目的是便于穿引钢缆。这种钻孔需要的水平钻机或挖洞机, 孔径有大到160mm的, 有的用压缩空气驱动, 在沙砾层中每分钟可钻进一米, 精确度较好, 其中日本生产的水平钻机, 有的能钻300mm直径的缆孔, 孔长可达47.5m。

1.2.2 方向控制

西德采用“控向切削环”来控制方向, 主要通过控制切进距离来实现, 在切削环的上下左右四点安装螺杆, 并能调整方向偏角达5°, 螺杆如改为液压千斤顶, 效果更好。美国的切削环顶底两点安装双向千斤顶, 以矫正“抬头”或“扎头”环的左侧安装铰, 右侧安装螺杆, 通过手工操作来矫正左右偏差。我国广州铁路局基建处第一工程段在广深线某地道工程中曾采用极光向导自动纠偏。

1.2.3 减少推顶阻力

(1) 由于既有线路基经久压实, 采用在结构物前端安装稍大于结构物外径的钢刃角, 减少结构物四壁的阻力。

(2) 设置中继顶推装置, 将长顶程化为短顶程, 从而减少阻力。美国曾创造了“蚯蚓式”顶管法, 主要是插入中继顶推管段, 接力顶进。

(3) 向四壁压注膨润土泥浆, 使其形成一个具有承载力的外壳, 顶进时管身在泥浆中浮动。根据西德经验, 这种方法可减少表面阻力50%左右。在我国, 实践证明, 使用触变泥浆顶管, 其顶力只有一般顶管法的四分之一至六分之一, 从而解决了深覆土顶管时顶力过大的困难。

(4) 运用气垫技术。在箱型结构底部安装气垫裙, 压入压缩空气, 托起结构。同时在结构前端以及路基入口处安装密封圈, 向侧壁压注空气以减少摩擦力。我国经过不断改进设计和工艺设备, 已取得显著进展, 起动阻力系数已降至0.289左右 (不用气垫时为0.8) , 入土后最大顶力系数降低到0.39~0.77左右 (不用气垫时为1.2~1.4) 。

通过大量工程实践, 我国顶进桥涵的施工工艺进步表现在:顶进箱涵的尺寸由小到大;顶进箱涵的孔数由单孔、双孔、三孔到四孔连续框架;顶进过程由横向分解顶进、纵向分节顶进到四孔连续框架整体顶进;箱涵顶部覆盖土厚度逐渐由厚到薄, 甚至于可以做到完全架空顶进;箱涵轴线与铁路的交角由正交发展到斜交;顶进的材料 (如钢结构、圆涵、整体拱涵等) 多样化等。

2 如何选择施工方法

顶进桥涵的施工方法主要有一次顶入法、对顶法、中继间法、对拉法、解体顶进法、开槽顶入法、斜交桥涵顶进、多箱分次顶进、在厚覆土内顶进、拉顶法、牵引法。其共同点是先在桥址路基一侧或两侧设置工作坑, 坑底修筑底板, 在底板上预制钢筋混凝土箱身, 在箱身前端两侧墙及底板安设刃脚。其相异之处是在箱身尾部适当的位置修筑后背, 以抗衡顶进反力, 亦有利用路基或箱身自重, 将箱身顶入路基, 顶进时, 随箱身前端的刃脚嵌入路基不断挖出土方, 随顶随挖直至箱身全部就位为止。

在选择方法之前, 首先应充分调查:工程所在地的地形、地貌、地质以及水文情况;工程所在地是否有建筑物需要拆迁;铁路路基以及工作坑中是否埋置了管路、电缆或者其他障碍物, 如果有, 它们的位置、结构以及使用状况如何;施工场地、交通运输情况, 工程所在地供水、供电等情况;工程现场如果有平交道, 平交道的交通情况以及铁路运行情况;工程所在地周围的地面排水情况。

根据以上各方面的调查结果, 结合实际需要顶进的结构形式、尺寸、施工技术条件、机具设备能力等各方面的综合研究, 经过技术和技术经济比较后, 最后选择适合的施工方法。

3 结束语

随着铁路的不断提速和城乡交通建设的发展, 在运输繁忙、路基已经基本稳定的条件下, 愈来愈多的铁路平交道口正在被采用顶进法施工的框架立交桥所替代, 鉴于其优点和技术的不断发展和进步, 顶进法施工已经被越来越多的工程所采用。

摘要：随着铁路的不断提速和城乡交通建设的发展, 愈来愈多的铁路平交道口正在被采用顶进法施工的框架立交桥所替代, 框架桥顶进下穿既有铁路, 框架桥箱体可先行预制, 待铁路线路加固后再顶入就位。该技术具有施工工期短, 不中断既有铁路行车等特点。

关键词：框架桥涵,顶进,下穿铁路,施工

参考文献

[1]彭福生.锡北路长大箱形桥顶进施工高程和方向的控制[J].铁道标准设计, 2002 (4) .

[2]喻天金, 刑培琦, 刘洁林.中继间顶进大跨度铁路立交桥施工技术[J].铁路标准设计, 2004.

[3]杜守继, 陈娟, 朱建栋.下穿铁路的地道结构顶进过程的数值模拟[J].地下空间与工程学报, 2005.

[4]郝卫华.软土地基顶进中桥涵扎头的处理方案[J].科学之友, 2010.

[5]郭凤娟.顶进箱涵中后背设计[J].铁路标准设计, 2003.

[6]雷为民.大跨度桥顶进施工技术, 2004.

铁路工程框架 篇7

依法行政, 要求行政机关行使行政权力, 必须有法律授权。法律是行政机关据以活动的标准, 也是人们对这种活动进行评判和监督的标准。

1.1 按照法律程序, 建议将《铁路法》修改纳入国家立法计划, 完

善铁路企业在市场经济中的法律地位, 使之更好地适应市场经济的要求和铁路的实际

修改《铁路法》, 一是明确铁路企业与铁道部的关系, 铁道部必须依法对铁路运输企业实行公开、透明、公正的管理, 建立廉洁、高效的运行机制;二是进一步明确政府对铁路运输的管理职能, 改变并规范政府对铁路的宏观管理方式, 通过制定和完善部门规章, 引导、推进和保障铁路经营顺利运作。

1.2 明确铁路与国家的基本经济关系

一是明确国家和地方政府对铁路建设负有资金支持和政策支持的责任。根据铁路建设项目的不同性质, 确定中央、地方政府、企业 (包括铁路企业) 不同的投资责任, 形成投资主体多元化、资金来源多渠道、融资形式多样化的新格局。进一步规范合资铁路建设体制, 对于因政治、军事、国土开发需要而修建的亏损铁路, 由国家给予特殊政策支持。二是调整铁路财税和金融政策。应把目前征收的铁路营业税改为增值税, 对于公益性、政策性运输造成的亏损, 由中央政府或各级地方政府给予财政补贴或政策补偿。三是明确铁路定价权利范围。围绕国家宏观调控目标, 建立反映运输产品价值、市场供求关系, 体现保本、还贷、缴税、微利原则的运价形成机制;扩大铁道部在指定的品类、区域、季节内运价的定价权和浮动权;铁道部将独立成为铁路资产和资金的管理方, 将全国路网分配给数个铁路公司各自运营, 并逐步将定价权下放给运输企业, 最终实现企业自主定价为主, 国家定价、浮动价等多种价格形式并存的混合型运价形成机制。实行和扩大新路新价、优质优价、季节浮动价、区域运价和协议运价等多种运价形式。

2 打破政企不分, 明确政府职能, 完善宏观调控体系

2.1 从保证市场环境、保障公众利益出发, 解决好政府和市场的定位问题

公共管理理论指出, 政府改革的根本方向是逐步削弱直至取消政府对微观经济主体的直接行政干预, 同时相应强化其保护产权和合法契约的履行, 提供基础设施和稳定宏观经济等方面的职能。铁道部作为国务院铁路主管部门, 履行铁路行业管理、安全管理、市场管理、宏观调控及对外关系等方面的职能, 承担规范市场竞争秩序, 安排落实公益性铁路建设投资, 代表国家处理铁路涉及事务等工作。为此, 铁道部要实现政府和企业分开、社会功能和企业功能的分开, 将企业承担的政府职能回归政府, 将企业承担的社会职能回归社会。目前最关键的是实行“网运分离”, 即把具有垄断性的干线路网基础设施与具有竞争性的客货运输分离开, 组建若干个客货运公司来负责具体的经营, 而铁道部的职能当前着重在路网发展规划、建设基金投向、国有资产监控、经济结构调整、重要限制口能力分配、企业行为导向等方面加强宏观调控, 逐步弱化部门微观管理、社会事务管理和企业经营管理职能, 从根本上解决铁路行业的政企不分问题, 最终实现政企分开。

2.2 借鉴世界各国铁路改革经验, 加强铁路行业管理的职能

铁道部作为政府主管部门的职能应转向宏观管理和行业管理, 不再干预铁路运输企业具体的生产经营活动。建议组建国家铁路控股公司, 承接原铁道部的企业职能, 对区域公司行使国有资本出资人权能, 以确保全路运输调控的权威性和路网建设的统筹安排。铁路运输企业重组后, 国家铁路控股公司移交中央国有资产管理部门。将路网、运输价格、调度指挥的公正性和短缺能力的分配、铁路技术标准、运输服务质量标准、铁路安全和铁路市场准入的监管, 赋予行业协会管理, 积极推进铁路行业技术引进开发, 提高行业服务质量。铁路运输生产力布局应实施变革。铁路客货运企业要有计划、有步骤地扩大站段管理跨度, 通过撤并运输站段、关闭运量小的中间站、发展战略装车点和卸车点、推行机车长交路、优化企业机构设置和劳动组织等, 推动运输生产力的发展。

3 鼓励公平竞争, 进一步完善铁路领域准入制度的改革

中共中央《十二五规划建议》指出, 推进国有经济战略性调整, 健全国有资本有进有退、合理流动机制, 深化垄断行业改革。支持和引导非公有制经济发展, 鼓励非公有制企业参与国有企业改革。只有在“政企分开”的同时建立公开、公平、有序的“市场准入”机制, 才有可能建立比较完善的铁路运输市场体系。

落实《国务院办公厅关于鼓励和引导民间投资健康发展重点工作分工的通知》, 拓宽民间资本进入铁路建设领域的渠道和途径。进一步打破行业垄断, 引进竞争机制, 开展公平竞争。推进投资主体多元化, 鼓励民间资本参与铁路干线、铁路支线、铁路轮渡以及站场设施的建设, 允许民间资本参股建设煤运通道、客运专线、城际轨道交通等项目。改革运输领域的审批制度, 合理划分适度竞争与低水平重复建设的界限, 通过市场规律淘汰经营效益低下的运输企业。在非自然垄断领域开放市场准入和改革价格监管, 让市场竞争机制发挥作用。对自然垄断实行专营权授予制, 并实行第三方准入及对服务价格实行严格监管。利用好保险、信托等机构和民间资本对铁路建设的投资, 构建多元投资主体共同建设铁路的格局。

4 建立现代企业制度, 对铁路运输主业进行股份制改造

首先, 选择业内的优质资产, 即赢利能力强、管理效率高的资产, 结合铁路主干线、客运专线和城际客运铁路等项目建设, 在寻求境内外投资主体多元化的过程中进行股份制改造, 促使优质资产实现持续快速发展。其次, 对于具备一定市场生存能力的企业, 可以直接改制为国有股占49%以下、民营资本持股51%以上的非国有法人控股的法人实体。那些暂时生存能力还比较弱的改制企业, 可保持国有股占51%~75%的国有法人控股地位, 但仍应强调产权明晰、独立核算、面向市场、自负盈亏。实在无力经营的可以选择破产清算或者归入资产经营公司管理。

从客货运主业实际操作难易程度相比而言, 货运业务彼此独立性较强, 更容易把市场前景较好的优良资产单独剥离出去进行公司化改制。而且货运的国际市场开放程度高, 可以更好地吸收地方政府、社会和国际的投资, 因此可以按照先货运后客运的次序推动股份制改造。运用并管理好已上市公司成功的平台, 这样不仅有利于搭建铁路市场融资平台, 而且有利于探索和积累铁路运输企业建立现代企业制度的宝贵经验。

参考文献

[1]郑明理.对铁路跨越式发展中改革问题的思考[J].铁道经济研究, 2003 (10) .

[2]中共中央.关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议[EB/OL].新华网, 2010-10-27.

[3]国务院办公厅.关于鼓励和引导民间投资健康发展重点工作分工的通知 (国办函[2010]120号) [EB/OL].中国政府网, 2010-07-22.

下穿铁路斜交框架桥的有限元分析 篇8

关键词：下穿铁路,斜交框架桥,有限元分析

随着经济的不断发展, 也随着既有列车速度不断的提高和既有铁路的改造, 公路与铁路的交叉也越来越多, 平交道口已经不能满足铁路和道路高速、安全行车的要求, 必须采用立交桥梁的形式解决公路、铁路的交叉问题。因受地形条件的控制, 很多立体交叉都采用了道路下穿既有铁路的方式。道路下穿既有铁路, 其交角 (指两线路行车方向形成的锐角, 称为斜交角) 不为90°时, 一般需将框架桥设计成斜交形式。

本文结合具体工程实例, 运用MIDAS有限元分析软件对某下穿铁路斜交框架桥进行空间有限元计算, 并对结果进行分析。

1 工程概述

陕西省某在建立交桥工程, 以60°的交角下穿铁路, 采用斜交框架桥的形式, 其孔径设计为6.5m+16.5m。上层铁路布置为某上行线铁路及专用线铁路, 下层线为规划道路, 道路等级为城市主干路。斜交框架桥采用普通钢筋混凝土封闭式框架的结构形式, 采用顶进法施工, 正截面尺寸为顶板、底板及边墙厚1.2m, 中墙厚1.1m, 框架桥总高为9.0m, 结构净高为6.6m, 使用净高为5.1m, 框架桥正向宽为29.5m, 长为29.451m。框架桥平面布置图见图1。

地质状况自上而下为:杂填土, 厚约1.1m, 主要为原铁路路基回填土或耕土, 含少量沙砾及碎石, 土质不均匀;细砂, 厚约6.0m, 颗粒矿物成分主要为石英、长石、云母等, 局部夹薄层粉砂, 地基基本承载力为190kPa;粉砂, 厚约4.3m, 颗粒矿物成分主要为石英、长石、云母等, 暗色矿物次之, 局部夹薄层细砂, 地基基本承载力为250kPa。框架桥底板作用在细砂层上。

设计荷载包括:

(1) 恒载:结构自重、线路设备重、边墙外侧静土压力;

(2) 铁路荷载:中—活载、列车冲击力、边墙外侧活载土压力;

(3) 城市活载:城—A级;

(4) 其他:混凝土收缩徐变、温度效应。

2 有限元模型建立

用MIDAS软件建立的有限元模型中只包含框架桥的主体部分, 用空间厚板单元建立模型。结构模型见图2。

2.1 基本假设

(1) 计算模型使用空间厚板单元, 空间厚板单元为空间任意四边形平板单元, 考虑了板的横向剪切作用。

(2) 框架结构计算模型不考虑梗腋的加强作用。计算模型中只包括框架桥的主体结构部分。计算厚度为全部混凝土截面, 不考虑钢筋的换算面积。

(3) 利用文克尔弹性地基模型考虑底板与土的相互作用, 在程序中采用面接触, 用受压弹簧模拟弹性地基。

(4) 在框架结构底板的一侧加刚度较小的水平约束。当单侧活载土压力作用时, 另一侧同样需要施加水平约束。

2.2 荷载的取用

2.2.1 恒载

(1) 结构自重及顶板的线路设备重量

根据《铁路桥涵基本设计规范》第4.2.1条给出的桥涵结构的恒载计算值:混凝土容重为25kN/m3;碎石道砟容重为21kN/m3;防水层容重为20kN/m3。在程序中, 换算成均布荷载作用在结构顶板上, 沿板的法线方向垂直向下。

(2) 土的侧压力

作用在框架两侧的土压力, 按照库伦理论所推导的主动土压力计算公式计算:

q=γ·h·tan (45°-φ/2)

在程序中, 将框架两侧土压力按梯形面压力荷载作用在边墙上。

(3) 混凝土的收缩

对于整体浇注的钢筋混凝土结构, 混凝土的收缩相当于降低温度15℃。因框架桥主体结构通常分两步浇注:先浇注底板, 后浇注墙体和顶板。当浇注墙体和顶板时, 底板的收缩大部分已完成, 因此计算只考虑顶板的收缩。在计算程序中顶板混凝土的收缩按降温15℃考虑。

(4) 温度效应

桥涵结构应计算均匀温差和日照温差引起的变形和应力。温差应按当地气候条件与建造条件确定, 钢筋混凝土线膨胀系数 (1/℃) 0.000010。本桥温度效应按整体升温15℃和降温15℃考虑。

2.2.2 活载

(1) 列车活载

考虑列车移动荷载时, 在程序中按照列车车道进行加载, 车道宽度由列车横向分布的影响来确定。

(2) 竖向动力作用

根据《铁路桥涵基本设计规范》的规定进行动力系数 (1+μ) 的计算。当框架结构顶上填土厚度h≥1m (从轨底算起) 时, 不计列车竖向动力作用;当h<1m时:

$1+\text{μ}=1+\text{α}(\frac{6}{30+\text{L}})$

式中, α=4 (1-h) ≤2;L为桥梁跨度 (m) 。

(3) 列车活载引起的水平土压力

列车活载在框架结构边墙外侧的侧向土压力e按照《铁路桥涵基本设计规范》规定的计算方法确定:

$\text{e}=\text{ξ}\cdot \text{q}{}_{\text{h}}\text{q}{}_{\text{h}}=\frac{165}{2.5+\text{h}}$

式中:qh—轨底以下深度h (m) 处活载的竖向压力 (kPa) ;

ξ—系数, 填土采用0.25或0.35, 视设计的控制情况采用, 经久压实的路堤采用0.25。

在程序中将列车活载土压力简化为压力荷载, 沿板单元的法线方向垂直作用于边墙。

(4) 制动力

根据《铁路桥涵基本设计规范》的规定, 制动力应按列车竖向静活载的10%进行计算, 双线桥应采用一线的制动力。制动力为水平力, 其作用点在轨顶以上2m。计算框架结构的制动力时, 将作用点移至顶板中线处, 不计移动作用点所产生的力矩。

(5) 汽车荷载、人行道荷载

对于公路下穿铁路的斜交框架桥, 公路荷载作用在道路方向, 铁路荷载作用在桥跨方向。铁路荷载直接作用在顶板上, 对于框架结构及其重要, 而公路荷载直接作用在底板上, 对框架结构内力值的影响较小, 因此公路荷载可以进行简化, 施加在框架结构上。在该桥具体的计算中, 汽车荷载采用城-A级, 在计算程序中采用车辆荷载换算成均布荷载施加在底板上。

由于人行道荷载对框架结构内力值的影响较小, 故此次计算不考虑人行道荷载。

3 计算结果分析

运用MIDAS有限元分析软件对本桥进行空间有限元的计算分析, 分析该桥在恒载和活载作用下的计算结果。

在框架结构的设计计算中, 其顶板的设计最为重要, 因为框架结构的顶板是受弯、受剪结构, 而边板由于存在轴向力、外侧土体的约束, 其受力状况比较有利, 故框架结构顶板的受力趋势更能反应斜交框架桥结构的受力特点。图3为框架结构的主弯矩图, 板的局部方向为垂直于板的平面从外侧到内侧, 正弯矩表示板底即板外侧受拉, 负弯矩表示板内侧受拉。图4为主弯矩方向图。

由图中计算结果进行分析, 该斜交框架桥的力学特性如下:

(1) 内力的不均匀分布主要发生在顶板。边、中墙在与顶板、底板连接处的内力值较大。在设计中必须注意边板在单侧活载土压力作用下产生的变形和裂缝。

(2) 框架结构顶板与中墙连接处的钝角部位正弯矩值最大, 并向锐角部位逐渐减小。顶板与边墙连接处的钝角位置, 也就是沿自由边附近, 其正弯矩值也很大。框架结构这些钝角区域在配筋时应考虑增设钝角加强钢筋。

(3) 框架结构16.5m孔跨的顶板跨中位置处负弯矩最大, 并向自由边方向递减。与该框架结构的平面计算结果相比, 该值较大。在框架结构的平面计算模型中, 计算跨度和宽度对跨中弯矩影响比较大, 而这个取值在没有进行空间分析时一般只能根据经验选择。

(4) 框架结构的主弯矩方向见图4, 凸箭头表示最大正弯矩, 凹箭头表示最大负弯矩, 箭头的长短表示弯矩值的大小。从图中可以看出, 主弯矩方向在绝大多数位置几乎垂直于中、边墙方向, 在自由边两倍板厚范围内, 主弯矩方向向平行于自由边方向扭转, 且同一横断面的最大弯矩向钝角方向偏移。

根据斜交框架桥的力学特性, 可以总结出斜交框架桥配筋的方法:

(1) 在空间分析计算顶板配筋时, 跨中的最大弯矩和顶板与边墙支承边最大弯矩中取最大绝对值。

(2) 斜度为支承边垂线与桥轴线方向的夹角, 分布钢筋的方向与板的斜度有关。通常情况下, 当斜度小于15°时, 分布钢筋方向沿支承边方向, 当斜度大于15°时, 沿桥轴线垂线方向。

(3) 主筋的配筋方向与框架桥斜跨长同框架桥正截面跨度的比值 (i=L/b) 有关:当i<0.7时, 主筋的配筋方向沿桥轴线方向;当i=0.7～1.3时, 跨中主筋的配筋方向沿支承边垂线方向, 支承边附近主筋的配筋方向沿桥轴线方向;当i>1.3时, 主筋的配筋方向沿桥轴线方向。

(4) 框架结构顶板的钝角区域及顶板的支承边附近应配加强钢筋。

4 结论

由于下穿铁路斜交框架桥的宽跨比、斜交角、抗弯刚度、抗扭刚度以及荷载状况等的不同, 其结构的受力比较复杂, 难寻规律。尤其对于道路与铁路斜交角较小的情况下, 如果按正交框架进行简化, 用平面的分析方法对框架结构进行计算分析, 其计算结果不合理。随着下穿铁路斜交框架桥的日益增多, 选用简便、合理的计算方法对斜交框架结构进行计算分析, 正确地分析其受力状况, 对于斜交框架结构设计来说极为重要。而运用MIDAS有限元分析软件建立斜交框架桥的三维空间模型, 对斜交框架结构进行有限元计算, 能反映斜交框架结构的空间受力特性, 进而能够得到框架桥各部分的内力结果, 方便进一步检算和配筋。

参考文献

[1]卫星, 强士中.铁路斜交框架立交桥的空间分析[J].铁道建筑, 2004 (5) :3-4.