《西南山區(qū)有砟軌道高速鐵路沉降預測數學模型》概述了預測理論研究的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢,以西南山區(qū)有砟軌道高速鐵路為例,系統(tǒng)介紹了沉降預測模型的基本原理,以及各種沉降預測模型在工程實踐中的應用。
《西南山區(qū)有砟軌道高速鐵路沉降預測數學模型》適合高等院校路基工程、巖土工程專業(yè)的本科生、研究生學習參考,也可供高速鐵路建設工程技術人員和管理人員參考。
鐵路是國民經濟的大動脈,在國民經濟中發(fā)揮著重大的作用。而高速鐵路具有運能大、速度快、能耗省、污染小、占地少、安全性高、經濟效益好等優(yōu)點。世界上把新線設計速度達到250km/h以上、既有線改造速度達到200km/h的鐵路統(tǒng)一定義為高速鐵路。高速鐵路是現(xiàn)代化鐵路的重要標志,集中體現(xiàn)了當代高新技術的發(fā)展成果,代表著當今世界鐵路的發(fā)展方向。我國已成為世界上高速鐵路發(fā)展快、系統(tǒng)技術全、集成能力強、運營里程長、運營速度、在建規(guī)模的國家。近年來,鐵路部門還緊密圍繞高速鐵路建設運營和技術裝備現(xiàn)代化,深化關鍵技術創(chuàng)新,擴大技術創(chuàng)新成果,完善鐵路技術創(chuàng)新體系,搞好技術成果的運用,開展鐵路主要技術政策和技術規(guī)程的修訂工作,以形成具有我國鐵路特色的高速鐵路技術標準體系。 高速鐵路對軌道的平順性提出了更高的要求,而路基是鐵路線路工程的一個重要組成部分,是承受軌道結構重量和列車荷載的基礎,它也是線路工程中薄弱、不穩(wěn)定的環(huán)節(jié)。路基幾何尺寸的不平順,自然會引起軌道的幾何不平順,因此需要軌下基礎有較高的穩(wěn)定性和較小的永久變形,以確保列車高速、安全、平穩(wěn)運行。由于軟土特殊的工程性質和高速鐵路路基的特點,在一般情況下,多數路段地基的強度與穩(wěn)定性的處理難度都不大,不成為控制因素;給工程帶來的主要難題是沉降變形及其各種處理措施條件下的固結問題,所以路基沉降變形問題是高速鐵路設計中所要考慮的主控因素。 目前,計算沉降量與時間關系的方法有兩大類。類為根據固結理論,結合各種土的本構模型,計算沉降量的各種有限元法;第二類為根據實測資料推算沉降量與時間關系的預測方法。 隨著工程實踐與科研工作的深入開展,類方法得到很大發(fā)展,相關人員提出了各種計算地基沉降的理論與方法。在這些方法中,有基于某些基本假設的理論公式,也有基于實測資料統(tǒng)計形成的經驗公式。從學科發(fā)展的角度來說,采用嚴密的理論假設并通過先進的計算方法(如有限元程序等)來推算地基沉降的探索是我們應努力的方向,但要使這些新的理論研究達到推廣應用的程度,還需要一個較長的過程。 類方法由于其分析方法是建立在小土樣試驗得到的應力一應變關系基礎上的,這種試驗在應力水平、加載速率、邊界條件等方面,都和實際工程有很大差別,而且計算參數較多,一般又需通過三軸試驗確定,而有些單位還不具備做三軸試驗的條件,且不同的單位做出來的結果有較大的差別,加之壓縮、固結理論自身的缺陷性,導致沉降計算得不準確性和地區(qū)差異性。相對而言,第二類方法以實測資料為依據,估算地基沉降的平均趨勢,是一種實用價值比較高的方法。 重慶至萬州鐵路(也稱渝萬鐵路客運專線)是西南山區(qū)條有砟軌道高速鐵路,設計速度為250km/h。設計要求一般地段工后沉降不大于10cm,過渡段不大于5cm,年沉降速率不大于3cm。其路基分布為谷地相呈集窩狀,地基處理形式有高壓旋噴樁、多向攪拌樁、換填、CFG樁、螺桿樁,下臥地層多為軟質巖泥巖、泥質砂巖,受地下水影響容易軟化和風化,橋隧及橋路、路隧過渡段多,沉降變形控制分析離散性大,不易進行綜合性評價。如何確定相應的沉降變形評估參數,建立適用的分析模型,在施工過程中更為精確地對路基變形進行評估分析和控制,實現(xiàn)運營安全質量與效益,是該線建設的關鍵控制技術之一。 本書是在總結西南山區(qū)有砟軌道高速鐵路沉降預測數學模型研究的基礎上,經過修改、補充、整理而成,以渝萬鐵路客運專線為例,對高速鐵路有砟軌道路基的沉降預測模型進行了系統(tǒng)的介紹,以期推動沉降預測技術的發(fā)展,有助于西南山區(qū)有砟軌道高速鐵路線下工程沉降變形分析和評估工作。本書既有理論模型,又有實證分析,可作為高速鐵路建設技術人員和高等院校相關專業(yè)本科生、研究生的參考用書。 參加課題研究的還有高玉明、陳林、畢立棟、繞雄、王作鈺、張橋、蔣樹平、李開蘭等,他們?yōu)楸緯耐瓿商峁┝嗽S多研究成果和實踐經驗。參加編寫的還有王吳天、鄭亞輝、齊華等,在此一并表示衷心的感謝。 在資料的收集、調研和寫作過程中,作者得到了中鐵第四勘測設計院集團有限公司、渝萬鐵路有限公司、西南交通大學等單位有關領導、專家和學者的大力支持和熱忱幫助,謹向他們表示誠摯的謝意。 書中參閱了許多國內外著作、學術論文等文獻資料,在此謹向文獻的作者表示由衷的感謝。 由于作者水平有限,不妥之處敬請批評指正。 收起全部
1 緒論
1.1 沉降預測模型研究現(xiàn)狀
1.2 沉降預測模型分類
1.3 沉降預測模型選擇
2 雙曲線模型
2.1 基本原理
2.2 實際應用
3 三點模型
3.1 基本原理
3.2 實際應用
4 拋物線模型
4.1 基本原理
4.2 實際應用
5 指數曲線模型
5.1 基本原理
5.2 實際應用
6 沉降速率模型
6.1 基本原理
6.2 實際應用
7 星野模型
7.1 基本原理
7.2 實際應用
8 Asaoka模型
8.1 基本原理
8.2 實際應用
9 泊松曲線模型
9.1 基本原理
9.2 實際應用
10 灰色理論預測模型
10.1 基本原理
10.2 實際應用
11 人工神經網絡
11.1 基本原理
11.2 實際應用
12 ARMA模型
12.1 基本原理
12.2 實際應用
13 皮爾曲線模型
13.1 基本原理
13.2 實際應用
14 Sloboda模型
14.1 基本原理
14.2 實際應用
15 朗格繆爾模型
15.1 基本原理
15.2 實際應用
16 Boltzmann模型
16.1 基本原理
16.2 實際應用
17 Gompertz模型
17.1 基本原理
17.2 實際應用
18 Kalman濾波模型
18.1 基本原理
18.2 實際應用
19 冪指函數模型
19.1 基本原理
19.2 實際應用
20 對數曲線模型
20.1 基本原理
20.2 實際應用
21 Richards模型
21.1 基本原理
21.2 實際應用
22 移動算數平均預測模型
22.1 基本原理
22.2 實際應用
23 Weibull曲線模型
23.1 基本原理
23.2 實際應用
參考文獻