雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法。本發(fā)明采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集分析和數(shù)學(xué)模型建立，獲得了滿足不同軸重條件下單洞雙線重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)不同深度的重載列車荷載，該方法也充分反映了重載列車對(duì)重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力影響。本發(fā)明提供了目前重載列車荷載在隧道底部結(jié)構(gòu)豎向傳遞過(guò)程中不同深度的獲得方法，而且對(duì)重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)，最大可能地實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、合理、高效。
【專利說(shuō)明】
雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其屬于重載鐵路隧道設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別 涉及重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)建設(shè)設(shè)計(jì)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 世界范圍內(nèi)的貨物列車重載運(yùn)輸技術(shù)發(fā)展十分迅速，重載鐵路隧道中重載列車荷 載豎向的衰減規(guī)律成為重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。因此重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)的 荷載信息獲得逐漸受到相關(guān)研究學(xué)者、設(shè)計(jì)人員及施工人員的高度重視。目前，我國(guó)重載鐵 路隧道病害主要集中在底部結(jié)構(gòu)，主要原因是由于重載列車長(zhǎng)期大軸重的碾壓，而獲得底 部結(jié)構(gòu)中重載列車荷載的傳遞規(guī)律、荷載信息成為重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和關(guān) 鍵。
[0003] 根據(jù)國(guó)際重載運(yùn)輸協(xié)會(huì)（International Heavy Haul Association，IHHA)2005年 修訂的重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)，滿足以下三條標(biāo)準(zhǔn)中的至少兩條才能稱為重載鐵路，即：1)重載列車 牽引重量至少達(dá)到8000t;2)軸重(或計(jì)劃軸重)為27t及以上;3)在至少150km線路區(qū)段上年 運(yùn)量超過(guò)4000萬(wàn)t。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究學(xué)者研究的重載列車荷載豎向傳遞規(guī)律主要集中在路基、 基床結(jié)構(gòu)，對(duì)于重載列車荷載在底部結(jié)構(gòu)包括道床、仰拱填充、仰拱結(jié)構(gòu)中的傳遞規(guī)律即荷 載獲得方法研究較少，且我國(guó)重載鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范尚未正式頒布實(shí)施，重載鐵路隧道底部結(jié) 構(gòu)通用圖仍處于編制階段。這對(duì)重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)造成了較大的困難，對(duì)其施工 設(shè)計(jì)的合理性和安全可靠性將產(chǎn)生重大影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得 方法。本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種雙線鐵路隧道重載線路中心、重載線路軌道下方和 普通線路軌道下方的重載列車豎向荷載信息的獲得方法，為重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提 供科學(xué)依據(jù)，以保證重載鐵路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理和安全。
[0006] 本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007]雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法，其特征在于包括以下方法步驟：
[0008] 步驟一、獲得雙線重載鐵路隧道設(shè)計(jì)參數(shù)、重載列車線路位置和列車參數(shù)，至少包 括通過(guò)列車的軸重?cái)?shù)據(jù)；
[0009] 步驟二、獲取隧道底部結(jié)構(gòu)中各分層在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)；
[0010] 步驟三、根據(jù)各分層豎向深度與相應(yīng)的列車荷載增量數(shù)據(jù)根據(jù)最小二乘法擬合得 到不同軸重下的列車荷載計(jì)算方式為:y = ax3+bx2+cx+d，其中：x為豎向深度，單位m;y為相 應(yīng)深度結(jié)構(gòu)表面的列車荷載增量，單位kPa;
[0011] 步驟四、根據(jù)不同軸重下的列車荷載增量數(shù)據(jù)根據(jù)最小二乘法擬合得到a、b、c、d 與軸重的關(guān)系并代入步驟三的計(jì)算式得到雙線鐵路隧道底部豎向荷載增量與豎向深度和 3 /、必 ' 軸重的計(jì)算式;P-f其中:An和Β?為擬合得到的系數(shù)，r為軸重，單位t。 ?γ*4 \：tv*4 ^
[0012] 所述獲取隧道底部結(jié)構(gòu)中各分層在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)至少包括圍巖 表面、仰拱表面、仰拱填充表面、道床表面在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)。
[0013] 本發(fā)明獲取隧道底部結(jié)構(gòu)中各分層在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)方法之一是 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)激振試驗(yàn)獲得，包括：
[0014] (1)根據(jù)工程情況編制試驗(yàn)方案，擬定三種列車模擬軸重25t、27t和30t試驗(yàn)工況； [0015] (2)根據(jù)模擬軸重需求，選用合適的動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力加載，通過(guò)不同偏心快 組合配合激振頻率f輸出高幅變化的激振力，以實(shí)現(xiàn)不同軸重的列車荷載模擬：
[0016] 軸重：30t，配重組合為:B-05，頻率：14Hz;
[0017] 軸重:27t，配重組合為:B-03，頻率:9Hz;
[0018] 軸重:25t，配重組合為:B-02，頻率：11Hz;
[0019] (3)動(dòng)力試驗(yàn)激振設(shè)備直接置于試驗(yàn)斷面軌枕上對(duì)基底結(jié)構(gòu)動(dòng)力加載。
[0020] 上述配重組合B-05是275861^，配重組合8-03是254101^，配重組合8-02是 23422kg。
[0021]本發(fā)明獲取隧道底部結(jié)構(gòu)中各分層在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)另一種方法 是通過(guò)在不同測(cè)點(diǎn)埋設(shè)光纖光柵土壓力傳感器獲得，包括：
[0022]將不同測(cè)點(diǎn)的土壓力傳感器進(jìn)行熔接組網(wǎng)，主光纜接入光纖光柵解調(diào)儀后利用軟 件實(shí)時(shí)進(jìn)行光纖光柵波長(zhǎng)的采集;根據(jù)光線光柵土壓力傳感器的動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)，采用波長(zhǎng)與接 觸壓力的關(guān)系計(jì)算得到各測(cè)點(diǎn)的接觸壓力增量；
[0023] 或，選用振弦式傳感器，將所有振弦式土壓力傳感器接入一臺(tái)振弦式數(shù)據(jù)采集儀 進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取和記錄。
[0024] 計(jì)算方法是利用下列計(jì)算式得到列車荷載的附加增量：
[0025] Ρ=(λ-λ〇)/Κ- ΔΤΧΚτ
[0026]其中：Ρ為接觸壓力，單位kPa;λ為測(cè)量波長(zhǎng)，單位mm;λ〇為零點(diǎn)波長(zhǎng)單位mm;Κ為壓 力系數(shù)，單位nm/kPa; Δ T為溫差，單位。C ; Κτ為溫度修正系數(shù)，單位kPa/°C。
[0027]本發(fā)明雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息可以是重載線路中心荷載信息、重載線路 軌道荷載信息、普通線路軌道荷載信息。
[0028]其中，重載線路中心荷載信息是：
[0029] y = (2.857x3-6.873x2+3.687x+0.56)r2+(-156.297x 3+373.413x2-204.807x-19.32)1+(2080.913-4907.91 2+2654.41+228.8);其中4為豎向深度，單位111#為軸重，單位 t;y為相應(yīng)深度結(jié)構(gòu)表面的列車荷載增量，單位kPa。
[0030] 重載線路軌道信息是：
[0031 ] y = (0 · 297χ3-1 · 057χ2+0 · 307χ+1 · 117)r2+(-22 · 377χ3+77 · 797χ2-38 · 847x-49 · 317) r+(316.0x3-1095.9x2+572.9x+638.5);其中，x為豎向深度，單位m;r為軸重，單位t;y為相應(yīng) 深度結(jié)構(gòu)表面的列車荷載增量，單位kPa。
[0032] 普通線路軌道信息是：
[0033] y = (0.363x3-1 .153x2+l. 147χ-〇. 35)r2+(-19.743χ3+62.573χ2-62.027χ+19.65)r+ (253.6x3-806.4x2+789.3x-244.1);其中，x為豎向深度，單位m; r為軸重，單位t; y為相應(yīng)深 度結(jié)構(gòu)表面的列車荷載增量，單位kPa。
[0034]本發(fā)明根據(jù)雙線重載鐵路的設(shè)計(jì)參數(shù)，選擇在雙線重載鐵路隧道重載線路中心， 重載線路軌道下方和普通線路軌道下方底部結(jié)構(gòu)中由上至下在道床表面、仰拱填充表面、 仰拱表面、圍巖表面相應(yīng)位置進(jìn)行了光纖光柵土壓力傳感器的埋設(shè)。
[0035]利用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，模擬了 25t、27t、30t三種軸重的重載列車在道床結(jié)構(gòu)上的作用。
[0036] 在試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)底部結(jié)構(gòu)不同位置的的光纖光柵土壓力傳感器動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)進(jìn)行采 集和記錄。
[0037] 根據(jù)傳感器相對(duì)應(yīng)的計(jì)算公式，對(duì)采集得到的波長(zhǎng)進(jìn)行處理分析，包括重載線路 中心位置，重載線路軌道位置和普通線路軌道位置的各測(cè)點(diǎn)因列車荷載而發(fā)生的波長(zhǎng)變 化。包括道床表面(深度〇m)，仰拱填充表面(深度0.3m)，仰拱表面(重載線路中心深度1.5m， 重載線路軌道深度1.8m，普通線路軌道深度1.4m)，圍巖表面(重載線路中心深度1.8m，重載 線路軌道深度2.1m，普通線路軌道深度1.7m)最終得到相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的重載列車荷載附加增量。
[0038] 根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，確定三個(gè)特征豎向位置上，列車荷載附加增量與豎向深度的 數(shù)學(xué)關(guān)系為三次多項(xiàng)式y(tǒng) = ax3+bx2+cx+d。
[0039] 在得到上述三次多項(xiàng)式的基礎(chǔ)上對(duì)各自的系數(shù)a、b、c、d與軸重進(jìn)行擬合得到a~d 的軸重表達(dá)式，將a~d分別帶入原有的三次多項(xiàng)式中即可得到不同豎向位置上，不同軸重 條件下重載列車荷載的獲得方法。
[0040] 本發(fā)明的有益效果，本發(fā)明采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、數(shù)據(jù)采集分析和數(shù)學(xué)模型建立，獲得了 滿足不同軸重條件下單洞雙線重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)不同深度的重載列車荷載，該方法也 充分反映了重載列車對(duì)重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)的動(dòng)力影響。本發(fā)明提供了目前重載列車荷 載在隧道底部結(jié)構(gòu)豎向傳遞過(guò)程中不同深度的獲得方法，而且對(duì)重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)，最大可能地實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)、合理、高效。
【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1是雙線鐵路隧道斷面示意圖；
[0042]圖2是重載鐵路隧道三個(gè)特征豎向位置；
[0043] 圖中，1是重載線路線路中心，2是重載線路軌道位置，3是普通線路軌道位置
[0044] 圖3是重載鐵路隧道底部結(jié)構(gòu)光纖光柵土壓力傳感器埋設(shè)位置；
[0045] 圖中，21是道床表面測(cè)點(diǎn)位置;22是仰拱填充表面測(cè)點(diǎn)位置;23是仰拱表面測(cè)點(diǎn)位 置;24是圍巖表面測(cè)點(diǎn)位置；
[0046] 圖4是25t軸重下重載線路中心重載列車荷載變化曲線；
[0047]圖中，橫坐標(biāo)X是豎向深度，單位:m;縱坐標(biāo)y是列車荷載增量，單位:kPa;
[0048] 圖5是27t軸重下重載線路中心重載列車荷載變化曲線；
[0049] 圖中，橫坐標(biāo)X是豎向深度，單位:m;縱坐標(biāo)y是列車荷載增量，單位:kPa;
[0050] 圖6是30t軸重下重載線路中心重載列車荷載變化曲線；
[0051 ]圖中，橫坐標(biāo)X是豎向深度，單位:m;縱坐標(biāo)y是列車荷載增量，單位:kPa;
[0052] 圖7是25t軸重下重載線路軌道重載列車荷載變化曲線；
[0053] 圖中，橫坐標(biāo)X是豎向深度，單位:m;縱坐標(biāo)y是列車荷載增量，單位:kPa;
[0054] 圖8是27t軸重下重載線路軌道重載列車荷載變化曲線；
[0055] 圖中，橫坐標(biāo)X是豎向深度，單位:m;縱坐標(biāo)y是列車荷載增量，單位:kPa;
[0056] 圖9是30t軸重下重載線路軌道重載列車荷載變化曲線；
[0057] 圖中，橫坐標(biāo)X是豎向深度，單位:m;縱坐標(biāo)y是列車荷載增量，單位:kPa;
[0058] 圖10是25t軸重下普通線路中心重載列車荷載變化曲線；
[0059] 圖中，橫坐標(biāo)X是豎向深度，單位:m;縱坐標(biāo)y是列車荷載增量，單位:kPa;
[0060] 圖11是27t軸重下普通線路中心重載列車荷載變化曲線；
[0061 ]圖中，橫坐標(biāo)X是豎向深度，單位:m;縱坐標(biāo)y是列車荷載增量，單位:kPa;
[0062]圖12是30t軸重下普通線路中心重載列車荷載變化曲線；
[0063]圖中，橫坐標(biāo)X是豎向深度，單位:m;縱坐標(biāo)y是列車荷載增量，單位:kPa;
[0064] 圖13是重載線路中心系數(shù)a與軸重的關(guān)系曲線；
[0065] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是a的數(shù)值；
[0066] 圖14是重載線路中心系數(shù)b與軸重的關(guān)系曲線；
[0067] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是b的數(shù)值；
[0068] 圖15是重載線路中心系數(shù)c與軸重的關(guān)系曲線；
[0069] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是c的數(shù)值；
[0070] 圖16是重載線路中心系數(shù)d與軸重的關(guān)系曲線；
[0071] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是d的數(shù)值；
[0072] 圖17是重載線路軌道系數(shù)a與軸重的關(guān)系曲線；
[0073] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是a的數(shù)值；
[0074] 圖18是重載線路軌道系數(shù)b與軸重的關(guān)系曲線；
[0075] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是b的數(shù)值；
[0076] 圖19是重載線路軌道系數(shù)c與軸重的關(guān)系曲線；
[0077]圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是c的數(shù)值；
[0078]圖20是重載線路軌道系數(shù)d與軸重的關(guān)系曲線；
[0079] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是d的數(shù)值；
[0080] 圖21是普通線路軌道系數(shù)a與軸重的關(guān)系曲線；
[0081] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是a的數(shù)值；
[0082] 圖22是普通線路軌道系數(shù)b與軸重的關(guān)系曲線；
[0083] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是b的數(shù)值；
[0084] 圖23是普通線路軌道系數(shù)c與軸重的關(guān)系曲線；
[0085] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是c的數(shù)值；
[0086]圖24是普通線路軌道系數(shù)d與軸重的關(guān)系曲線；
[0087] 圖中，橫坐標(biāo)X表示列車軸重，單位:t;縱向標(biāo)y是d的數(shù)值。
【具體實(shí)施方式】
[0088] 下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，本實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步 的說(shuō)明，但不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi) 容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整也屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0089] 結(jié)合圖1至圖24。
[0090] 本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn)重載鐵路隧道在不同豎向深度上的荷載。
[0091] 包括以下方法步驟：
[0092] 步驟一、獲得雙線重載鐵路隧道設(shè)計(jì)參數(shù)、重載列車線路位置和列車參數(shù)，至少包 括通過(guò)列車的軸重?cái)?shù)據(jù)；
[0093] 步驟二、獲取隧道底部結(jié)構(gòu)中各分層在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)；
[0094] 步驟三、根據(jù)各分層豎向深度與相應(yīng)的列車荷載增量數(shù)據(jù)根據(jù)最小二乘法擬合得 到不同軸重下的列車荷載計(jì)算方式為:y = ax3+bx2+cx+d，其中：x為豎向深度，單位m;y為相 應(yīng)深度結(jié)構(gòu)表面的列車荷載增量，單位kPa;
[0095] 步驟四、根據(jù)不同軸重下的列車荷載增量數(shù)據(jù)根據(jù)最小二乘法擬合得到a、b、c、d 與軸重的關(guān)系并代入步驟三的計(jì)算式得到雙線鐵路隧道底部豎向荷載增量與豎向深度和 5 / 4 % ^,···χ ? -.\····々文 軸重的計(jì)算式；其中:Α4ρΒ?為擬合得到的系數(shù)，r為軸重，單位t。
[0096] 以下具體例采用時(shí)速為120km/h的IV級(jí)圍巖標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)斷面，采用不同軸重下底部 結(jié)構(gòu)不同深度的重載列車荷載擬合方法獲得。
[0097] 1)根據(jù)設(shè)計(jì)文件，確定雙線鐵路隧道的重載線路中心、重載線路軌道和普通線路 軌道的三條特征線位置，不同結(jié)構(gòu)的表面上根據(jù)特征線確定測(cè)點(diǎn)的分布位置。
[0098] 2)根據(jù)1)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，埋設(shè)合適的土壓力傳感器。
[0099]①基于現(xiàn)場(chǎng)情況，傳感器除需要滿足動(dòng)態(tài)測(cè)試外，還要滿足長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)要求，因此可 選用穩(wěn)定性較好的光纖光柵土壓力傳感器。
[0100]在重載線路中心、重載線路軌道和普通線路軌道的三條特征線位置由上至下各結(jié) 構(gòu)面:道床表面、仰拱填充表面、仰拱表面、圍巖表面相應(yīng)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行傳感器安裝。
[0101]②還可以選擇現(xiàn)場(chǎng)激振試驗(yàn)方式獲得。本發(fā)明模擬25t、27t和30t軸重的重載列車 荷載施加在道床結(jié)構(gòu)表面工況，通過(guò)激振試驗(yàn)讀取不同軸重下各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)，按照相 應(yīng)的公式得到各測(cè)點(diǎn)因列車荷載引起的接觸壓力動(dòng)力增量。
[0102] 根據(jù)工程情況編制試驗(yàn)方案，本例擬定三種列車模擬軸重25t、27t和30t試驗(yàn)工 況，選用合適的動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力加載，通過(guò)不同偏心快組合配合激振頻率f輸出高幅 變化的激振力，以實(shí)現(xiàn)不同軸重的列車荷載模擬：
[0103] 軸重：30t，配重組合為:B-05，頻率：14Hz;
[0104] 軸重:27t，配重組合為:B-03,頻率:9Hz;
[0105] 軸重:25t，配重組合為:B-02,頻率：11Hz;
[0106] 上述配重組合B-05是275861^，配重組合8-03是254101^，配重組合8-02是 23422kg。
[0107] 動(dòng)力試驗(yàn)激振設(shè)備直接置于試驗(yàn)斷面軌枕上對(duì)基底結(jié)構(gòu)動(dòng)力加載。
[0108] 獲得上述數(shù)據(jù)后通過(guò)下式計(jì)算列車荷載的附加增量：
[0109] Ρ=(λ-λ〇)/Κ- ΔΤΧΚτ
[0110]其中：Ρ為接觸壓力，單位kPa;λ為測(cè)量波長(zhǎng)，單位mm;λ〇為零點(diǎn)波長(zhǎng)單位mm;Κ為壓 力系數(shù)，單位nm/kPa; Δ T為溫差，單位。C ; Κτ為溫度修正系數(shù)，單位kPa/°C。
[0111]①重載線路中心位置接觸壓力動(dòng)力增量下表1(單位:kPa)。
[0113]②重載線路軌道位置接觸壓力動(dòng)力增量下表2(單位:kPa)。
'[0115] ③普通線路軌道位置接觸壓力動(dòng)力增量下表：K單位:kPa)。' '
[0118] 4)對(duì)各測(cè)點(diǎn)的接觸壓力增量與豎向深度進(jìn)行擬合，得到相應(yīng)的計(jì)算式。
[0119] ①重載線路線路中心正下方的列車荷載計(jì)算方式如下表4所示。
[0121]~②重載線路軌道正下方的列車荷載計(jì)算方式如下表5所示。
[0123]③普通貨運(yùn)線路軌道正下方的列車荷載計(jì)算方式如下表6所示。

[0125] 其中：x為豎向深度，單位m;y為相應(yīng)深度結(jié)構(gòu)表面的列車荷載增量，單位kPa。
[0126] 5)對(duì)4)中三次多項(xiàng)式y(tǒng) = ax3+bx2+cx+d的系數(shù)與軸重進(jìn)行擬合。
[0127] 〇)重載線路中心系數(shù)與軸重關(guān)系式
如下衷7所示。
[0129]②重載線路軌道系數(shù)與軸重關(guān)系式如下表8所示。
[0131]③普通線路軌道系數(shù)與軸重關(guān)系式如下表9所示。
[0133] 6)將4)和5)的計(jì)算式進(jìn)行整合得到不同軸重下不同豎向位置不同深度上的重載 列車荷載。
[0134] 重載線路中心：
[0135] y = (0.6213x3-1.6203x2+l .253x-0.3133)r2+(-39.33x3+103.53x2-81,346x+ 22·793)r+(540·69x 3-1384·3x2+1020·3x-255)
[0136] 重載線路軌道：
[0137] y=(0.1583x3-0.4853x2+0.463x-0.284)r2+(-12.044x 3+39.347x2-39.721x+ 22·078)r+(124·53x3-398·24x 2+389 · 85x-235·06)
[0138] 普通線路軌道：
[0139] y = (-0.33x3+0.0701x2+1.0226x-〇.5392 )r2+( 16.494x3+0.6165x2-59.815x+ 31·344)r+(-210·39x 3-50·298x2+847·84x-434·54)
[0140] 其中：X為豎向深度，單位為列車軸重，單位t;y為相應(yīng)深度結(jié)構(gòu)表面的列車荷 載增量，單位kPa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法，其特征在于包括以下方法步驟： 步驟一、獲得雙線重載鐵路隧道設(shè)計(jì)參數(shù)、重載列車線路位置和列車參數(shù)，至少包括通 過(guò)列車的軸重?cái)?shù)據(jù)； 步驟二、獲取隧道底部結(jié)構(gòu)中各分層在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)； 步驟三、根據(jù)各分層豎向深度與相應(yīng)的列車荷載增量數(shù)據(jù)根據(jù)最小二乘法擬合得到不 同軸重下的列車荷載計(jì)算方式為:y = ax3+bx2+cx+d，其中：X為豎向深度，單位m; y為相應(yīng)深 度結(jié)構(gòu)表面的列車荷載增量，單位kPa; 步驟四、根據(jù)不同軸重下的列車荷載增量數(shù)據(jù)根據(jù)最小二乘法擬合得到a、b、c、d與軸 重的關(guān)系并代入步驟三的計(jì)算式得到雙線鐵路隧道底部豎向荷載增量與豎向深度和軸重 '5. 的計(jì)算式;其中丄和仏為擬合得到的系數(shù)，r為軸重，單位t。 ，2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法，其特征在于:所 述獲取隧道底部結(jié)構(gòu)中各分層在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)至少包括圍巖表面、仰拱表 面、仰拱填充表面、道床表面在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法，其特征在于:所 述獲取隧道底部結(jié)構(gòu)中各分層在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)激振試驗(yàn)獲得， 包括： (1) 根據(jù)工程情況編制試驗(yàn)方案，擬定三種列車模擬軸重25t、27t和30t試驗(yàn)工況； (2) 根據(jù)模擬軸重需求，選用合適的動(dòng)力試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力加載，通過(guò)不同偏心快組合 配合激振頻率f輸出高幅變化的激振力，以實(shí)現(xiàn)不同軸重的列車荷載模擬： 軸重:30t，配重組合為:B-05，頻率：14Hz; 軸重:27t，配重組合為:B-03，頻率:9Hz; 軸重:25t，配重組合為:B-02，頻率：11Hz; (3) 動(dòng)力試驗(yàn)激振設(shè)備直接置于試驗(yàn)斷面軌枕上對(duì)基底結(jié)構(gòu)動(dòng)力加載。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法，其特征在于:所 述獲取隧道底部結(jié)構(gòu)中各分層在不同軸重下列車荷載增量數(shù)據(jù)是通過(guò)在不同測(cè)點(diǎn)埋設(shè)光 纖光柵土壓力傳感器獲得，包括： 將不同測(cè)點(diǎn)的土壓力傳感器進(jìn)行熔接組網(wǎng)，主光纜接入光纖光柵解調(diào)儀后利用軟件實(shí) 時(shí)進(jìn)行光纖光柵波長(zhǎng)的采集;根據(jù)光線光柵土壓力傳感器的動(dòng)態(tài)波長(zhǎng)，采用波長(zhǎng)與接觸壓 力的關(guān)系計(jì)算得到各測(cè)點(diǎn)的接觸壓力增量； 或，選用振弦式傳感器，將所有振弦式土壓力傳感器接入一臺(tái)振弦式數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行 數(shù)據(jù)的讀取和記錄。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法，其特 征在于:所述雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息包括重載線路中心荷載信息、重載線路軌道 荷載信息和普通線路軌道荷載信息。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法，其特征在于所 述獲得的重載線路中心荷載?目息是： y=(2.857x3-6.873x2+3.687x+0.56)r2+(-156.297x 3+373.413x2-204.807x-19.32)r+ (2080.9x3-4907.9x2+2654.4x+228.8);其中，x為豎向深度，單位m; r為軸重，單位t; y為相應(yīng) 深度結(jié)構(gòu)表面的列車荷載增量，單位kPa。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法，其特征在于所 述獲得的重載線路軌道信息是： y=(0.297x3-1.057x2+0.307x+l.117)r2+(-22.377x 3+77.797x2-38.847x-49.317)r+ (316.(^3-1095.912+572.91+638.5);其中^為豎向深度，單位111#為軸重，單位扒7為相應(yīng)深 度結(jié)構(gòu)表面的列車荷載增量，單位kPa。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙線鐵路隧道底部豎向荷載信息的獲得方法，其特征在于所 述獲得的普通線路軌道信息是： y=(0.363x3-1.153x2+l. 147χ-〇.35)r2+(-19.743χ3+62.573χ2-62.027χ+19.65)r+ (253.6χ3-806.4χ2+789.3χ-244.1);其中，χ為豎向深度，單位m; r為軸重，單位t; y為相應(yīng)深 度結(jié)構(gòu)表面的列車荷載增量，單位kPa。
【文檔編號(hào)】E02D33/00GK106065636SQ201610494818
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日 公開號(hào)201610494818.2, CN 106065636 A, CN 106065636A, CN 201610494818, CN-A-106065636, CN106065636 A, CN106065636A, CN201610494818, CN201610494818.2
【發(fā)明人】王明年, 于麗, 李自強(qiáng), 趙勇, 倪光斌, 華陽(yáng), 林傳年, 唐國(guó)榮
【申請(qǐng)人】西南交通大學(xué), 中國(guó)鐵路經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院, 中國(guó)鐵路總公司