導語：如何才能寫好一篇鐵道建筑技術論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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英文名稱：Journal of Shijiazhuang Railway Institute(Natural Science)

主管單位：河北省教育廳

主辦單位：石家莊鐵道學院

出版周期：季刊

出版地址：河北省石家莊市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：2095-0373

國內刊號：13-1042/N

郵發代號：

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1982

期刊收錄：

核心期刊：

期刊榮譽：

Caj-cd規范獲獎期刊

聯系方式

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關鍵詞：高寒地區；無縫線路；鎖定軌溫

CWR Rail Locking Temperature in Alpine Region

LIU Xiao-ping

(The QingHai-Tibet Railway Company Works Department, XiNing, 810007,China)

Abstract:Alpine region with the characteristic of high temperature difference between day and night, low annual average temperature, Temperature changes repeatedly, temperature changes quickly over alignments, and so on. Temperature stress in the long rail has the big variations, The paper combination of the Qing-Zang rail way laied seamless line works, analysis rail strength and stability then calculate rail locking temperature, to make sure the long rail does not break in winter and stability in summer, it ensure line safety operations.

Keywords: Alpine Region; CWR; Rail Locking Temperature

中圖分類號：F530.3文獻標識碼： A 文章編號：

1 線路技術條件

鋼軌采用60Kg/m，100m定尺長鋼軌，屈服強度,鋼軌斷面對水平軸的慣性矩。軌枕按照Ⅱ型混凝土枕，1760根/km配置，軌枕間距57cm。鋼軌支座剛度D=30000N/m。采用NJ2內燃機車，按照設計時速120km/h計算。塑性初彎矢度，彈性初彎矢度，允許軌道變形矢度，單根鋼軌對垂直軸的慣性矩，鋼軌斷面積，軌道框架剛度換算系數，等效道床橫向阻力取，最小曲線半徑為800m。

2 計算允許溫降

2.1計算剛比系數

2.2 計算靜彎矩

2.3 計算動彎應力

R=600m，，取偏載系數β=0.15，速度系數，所以：

查得60軌的軌底斷面系數，得：

2.4 計算允許溫降

國產60kg/m的U75V鋼軌，極限強度σb≥800MPa，按800 MPa考慮，再取0.75的系數，得其屈服強度考慮安全系數K，取K=1.35,則有：

所以，

3 計算允許溫升

=+

=+

=2.5×

=2.172×

=21845818

所以

計算得到的l與原假定不符。再設代入計算，

= 2.81mm

以=2.81mm帶入再次計算，得，與假設的4673.9mm不符，再設，計算得=2.85，得，與假設相符，取作為變形曲線長度，=2.85作為原始彈性初彎矢度。

=1978362 N

=1521817 N

所以

=

4 鎖定軌溫設計

鎖定軌溫計算應考慮最大允許溫升、最大允許溫降、當地歷史極端最高、最低軌溫等方面。

[]+[]=

149.05>

因此，該地段可以鋪設溫度應力式全區間無縫線路。溫度應力式無縫線路，其鎖定軌溫應保證夏季不脹軌跑道，冬季不折斷鋼軌，鎖定軌溫設置按照圖1進行。

圖1 鎖定軌溫設置圖

5 結論

高寒地區鋪設無縫線路，鎖定軌溫設計主要由穩定性條件控制，強度在任何情況下均滿足要求。考慮海拔變化對軌溫的影響以小半徑曲線的分布，鎖定軌溫可分段設置。格拉段可按照一般地段和小半徑地段進行設計。一般地段為15±5℃，小半徑地段為18±4℃，強度及穩定性檢算合理。要特別注意在小半徑曲線地段還應有輔助加強措施。

參考文獻：

[1] 張未,張步云.鐵路跨區間無縫線路[M].北京:中國鐵道出版社,2000.

[2] 鐵道部.鐵路軌道設計規范[M].北京:中國鐵道出版社,2005

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關鍵詞：既有隧道；三維Ansys，有限元分析；安全

中圖分類號：U45文獻標識碼： A 文章編號：

1引言

隨著城市建設和市政基礎工程的快速發展，地下空間不斷被開發利用，各種地下工程諸如地下車庫、地下商場、地下通道、地鐵車站以及區間隧道等地下建筑物已在各大城市隨處可見[1.2]。而隨著此類地下建筑物的修建以及網絡的形成，后期施工的建筑物與既有建筑物（尤其是地下管線隧道和地下鐵道）的相遇也就不可避免[3]。這樣對后期施工的建筑物來說，保證既有地下建筑物的安全使用就成為一個必須考慮的因素。本文正是基于施工過程中經常遇到的這種情況，以藍天加油站與恩施金鳳大道許家坪隧道為依托工程，對既有隧道與后建加油站的相互作用進行分析研究，評估既有隧道安全性，并提出相應的處治措施。

2項目背景

恩施金鳳大道許家坪隧道位于紅旗大道與施州大道平交口處，路線呈東西走向，終點至紅旗大道與金桂大道平交口處，左線隧道長995m，右線范圍隧道長980m，埋深約為60m。新建藍天加油站位于隧道左洞正上方，長約72m，寬約55m，位置示意圖如圖1所示。

圖1 加油站平面位置示意圖 圖2 模擬影響范圍示意圖

3建立有限元模型

3.1 計算假設及依據

本次計算采用Ansys軟件進行三維數值模擬分析。計算范圍內的巖體采用三維實體單元模擬；隧道錨桿采用桿單元單元模擬。為了確保三維模型有足夠計算精度，本次計算對計算范圍進行了一定的限制。計算范圍示意圖如圖2所示。

3.2計算參數

1）巖體力學參數

表1 巖體力學參數

2)荷載取值

根據《汽車加油加氣站設計與施工規范》[4]，加油站等級為二級。依據《建筑結構荷載規范》[5]，建筑結構重量（單位面積）取值約為16KN/m2。

3.3 分析步驟

有限元模擬計算以初始地應力場（重力荷載）、隧道開挖、施加加油站建筑荷載等過程進行，根據《公路隧道設計規范》（JTG D70-2004）[6]在模擬開挖過程時，隧道開挖和初期支護在相應邊界節點應力釋放60%，施作二襯和仰拱完成后在相應邊界節點應力釋放40%。數值模擬分5步進行，具體見表2：

表2 模擬分析步驟

3.4 模型

為減小邊界效應保證計算的準確性，模型尺寸為：隧道中線右側取70m，左線隧道左側取100m，豎直向上取至地表，地表至拱頂60m，地表至下邊界120m。計算模型示意圖如下圖2所示。 整個計算模型有限元網格共有167089個單元，節點總數為101982個，有限元網格劃分如圖3所示。

圖3隧道洞門結構有限元模型

4 結語

通過加油站工程對既有隧道影響的有限元計算結構計算可以得到如下結論:

(1)對隧道位移沉降和應力對比表分析表明，位移及各項應力均變化較大，但總的位移和各支護內力都很小。隧道處于安全狀態，但是由于加油站工程的施工會對隧道產生一定影響，因此建筑基礎施工時應特別重視保護巖體完整性。

(2)通過對加油站修建后的隧道結構內力計算表明，建筑物修建時對隧道結構有一定的沉降和變形影響。為了保證隧道的安全，在工程施工的影響范圍內的施工過程中，要對此影響范圍進行監測，并根據監測結果指導加油站施工，以實現信息化施工，從而確保許家坪隧道的運營和結構安全。

參考文獻

[1] 林麗芬. 高層建筑群對其下既有隧道的影響分析.[華南理工大學工程碩士學位論文]. 廣州：華南理工大學，2010,1-7

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關鍵詞：鐵路養護;預防措施

Abstract: on railway maintenance problems now more and more prominent, some even influence to train and normal use, this in the safe operation of the train is particularly. I am in the last years of work experience basis and learn theoretical knowledge, and combining with the actual engineering project for some in this paper.

Keywords: railway maintenance; Prevention measures

中圖分類號：U216 文獻標識碼：A 文章編號：

關于鐵路養護問題現在越來越突出，有的甚至影響到列車的安全和正常使用，這在列車安全運行中尤為突出。因此，如何采取措施，全面的維護、維修，一直是鐵路工程技術人員急需解決的難題之一。本人依據幾年來的工作經驗和學到的理論知識，并結合實際的工程項目作如下闡述。

一、關于鐵路養護困難的原因分析。

鐵路線路是由路基、軌道組和鐵路建筑物成。它是一個整體工程結構，共同發揮各自的功用，其任何組成部分的改變或損壞，都將影響整體功能。因此鐵路養護最主要的問題不外乎是路基、軌道組和鐵路建筑物的養護和日常線路養護修理工作安排、和線路養護組織三個方面。下面就三個方面的原因分別作出闡述：

路基、軌道組和鐵路建筑物的養護困難的原因

鐵路路基和軌道的質量是否穩定可靠，是列車安全高效運行的基矗，路基和軌道養護能夠保證繁忙干線鐵路線路的可靠性，為高速列車的安全運行提供了可靠的技術保障。此外自然災害包括水災、地震、泥石流、雨、雪及人為災害，病害頻發，設備老化、磨損嚴重，建筑物設施落后。養護工作必須切實摸清病害產生原因，掌握病害發展規律，根據病害情況結合使用要求，制定整治規劃和預防措施。

（二）日常線路養護工作不到位

鐵路日常養護是一個長期持久的工作，需要職工全身心的投入，通過選擇性保養、強制性保養、季節性重點保養、單項重點病害整治，對軌道結構和幾何不平順以及線路病害進行有效的質量管理，使線路質量經常處于均衡良好狀態．而我過鐵路養護專業人才缺少，再加上養護工作安排不合理所以難免有的轄區和線路養護不到位的情況。

（三）線路養護組的原因

1．養護組織設置的原因。我國鐵路工務部門的工作人員由于受計劃經濟體制的影響，形成了的不良習慣比較多，使得他們在提高專業素質方面進展不明顯。另外，工作人員的工作條件還有待改善，這就大大降低了工作人員的熱情。

2．養護組織人員的的管理和考核有待提高。我國養護組織人員龐大，管理困難，各專業工作隊在信息溝通能力方面還達不到要求，相關人員還沒有形成很好的協作意識，因此管理、考核有待提高。

二、鐵路養護的預防措施

根據以上對鐵路養護原因的分析，結合實際的情況，建議采取如下預防措施。

（一）路基、軌道組和鐵路建筑物的養護的措施

1.采取相應的措施，重點預防那些可能發生不正常永久變形以及各種病害的設備，減緩設備各部件發生老化，以防出現不正常磨損情況，延長各設備的使用壽命；

2.對各設備超限的永久變形和各種病害進行消除，保持各設備狀態良好；

3.周期性地修理加固、更新線路和建筑物，并根據相關的客觀需要對其進行必要的改建和改造。

4.自然災害預防措施。建立災害預防系統，在災害發生前和發生后由安全防災系統發出不同的警報信號提出相應的解決措施。在經常發生自然災害的處所或重要地段設置觀測設備和觀察員，利用高科技產品時時監控，確保行車安全，將損失減少到最低。

（二）線路養護修理工作安排的措施

對線路養護修理作業劃分為線路經常維修、線路中修和線路大修三個方

1.經常維修：預防線路發生一切問題現象，并及時消除已經發生不良后果的作業。包括：①線路維修，主要是對線路的綜合維修，經常保養和緊急補修相結合的方式。②線路巡查，包括隧道、路基和路邊工作,定期的巡回檢查,發現并及時排除故障，并做好力所能及的線路補修工作；③線路建筑物看守，在公路與鐵道交叉路口設道口看守工，維護道通秩序，保證通過道口人員人身和財產安全，同時要定期檢查和解除故障。 2.中修：對線路及附屬設施的一般性磨損和損壞部分進行修理加固、更換或局部改善，以恢復道路原有技術狀況的工程，從而消除鐵道線路上經常維修但又不能消滅的病害的作業。其主要內容是：道碴空隙地段要及時補充道碴，恢復道床彈性和良好的排水性能，同時更換變形、損毀的軌枕和鋼軌及聯結零件，使線基本情況恢復到或接近原來的標準。線路中修嚴格按照線路設計或工作量表進行施工。 3.大修：在規定期限內對設備定期進行檢修、維護，或者對已帶病運行的設備進行檢修維護，大修方案制定前應查閱平時的生產維修記錄，即損壞和維修狀況,從而消除線路上積累起來的一切不良現象，使線路質量全面恢復到原有標準或達到更高標準的作業。線路大修有兩種操作方法，一是全面更新，一是部分更新。不管什么方式都要經過勘測、設計，嚴格按著設計施工。制定大修計劃：技術方案、工期進度、施工組織、人員安排、后勤保障等等。

（三）線路養護組織設置、管理的措施

1.中國鐵路在工務段設置若干養護區，負責組織和監督區內的線路經常維修工作。此外，還設置專業的鋼軌檢查、鋼軌焊補、及路基工隊或工組，在全段范圍內流動作業，完成各自的工作計劃。養護組織要對線路進行維修、巡查和建筑物看守工作。路基特別復雜的地區設路基工區，另外還有日常的保養、緊急補修和巡守工作。

2.逐級負責，責任到人，嚴格執行標準化作業和落實精細化管理，要在養護區基層內部實施以定人員、定設備、定質量、定安全、定指標、定職責為內容的“六定”管理。每月對各養護區工務組的設備保養情況、任務完成情況和安全生產情況進行檢查考核，通過這種定職化管理，一方面可以使養路基層生產任務和安全職責層層落實，最終落實到了每個職工頭上，從而使職工的生產和安全責任明確，責任心強。

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我們公司主要做金屬屋面，一直以大型廠房、飛機場、火車站、體育館等大型場館建設為主要業務，2009年開始介入太陽能領域，第一個項目是京滬上海虹橋高鐵樞紐站。到目前為止，該項目仍然是國內從建筑到太陽能電站由一家公司完成的最大項目。之后我們在2010年又承接了武漢新國際博覽中心，該項目也是從建筑到太陽能電站一體化。

我想通過參與建設2009京滬上海虹橋高鐵樞紐站的光伏項目，介紹我國太陽能電站和建筑一體化工程的實際操作，以及光伏運作的商業模式。

2009年我公司承接了上海虹橋高鐵站項目，該項目的屋頂投資方是隸屬于鐵道部上海鐵路局，屋頂太陽能電站的投資方是中國節能投資公司，該項目在當時引起了國內非常大的關注，到現在為止，我個人認為這個項目是不具備商業模式和盈利模式的。

上海虹橋高鐵站的光伏項目總投資9500萬元，在7萬平米的屋頂上面建設號稱7000千瓦的太陽能電站（實際上是只有6700千瓦），平均每瓦投資為14.25元。

屋頂的使用形式屬于租用，中國節能投資向上海鐵路局租借屋頂，時限為30年。起初雙方協定7萬平米的屋頂租金為150萬/年，最后通過協商減為30萬/年。因為太陽能電站，每平米要有15到25公斤荷載，為了使屋頂能夠承載加蓋的太陽能電站，上海鐵路局又增加了800萬左右的投資，以增加建筑承載能力，以目前這個價位，要收回成本需二十幾年。

當時上海市政府承諾中國節能投資公司的電價為2.4元/度，太陽能電站建成后一年可以生產700萬度電，如果就此運營，能夠贏利豐厚。但是現在上海市政府給出的電價為1.15元/度，不足最初承諾的一半，經過我們的計算，年收益805萬，其中不包含資金的使用成本。資金使用成本加上投資減去年收益，在氣候不變的情況投資方需要18年收回投資，還不包括運營成本，如果算上運營、維護成本，所需時間更久。

按上述情況計算投資回報，令人灰心，光伏發電可以說完全沒有前景。但近一、兩年，太陽能電站組件價格大規模下降，那么在同樣的基礎條件下，投資大幅下降。按2012年金太陽政策的補貼，同樣規模的項目，投資金額降到了5000萬，下降了近50%。由于該工程是2009年的示范工程，時至今日，中國節能投資公司仍以上海虹橋高鐵站為標桿工程，因為各項指示十分優異。如果享受“金太陽”政策補貼，以每瓦補貼5.5元來計算，實際投資變成了1675萬，投資金額從近1億下降到了不足2000萬。即便是每年150萬的租金，也可以承受。不過電價也相應變成了0.8元/度，年收益變成了560萬。以此數據重新計算，加上資金成本、運營費用，整個項目只需要4年便能收回投資，而且房頂擁有者還有150萬收益。如果由房頂擁有者來投資太陽能電站，4年便能收回投資成本，還能滿足自己使用，收益就變得十分可觀。

過去屋頂只有遮風避雨的基本功能，只有投資沒有收益，通過加蓋太陽能電站以后，不論是1000千瓦還是5000千瓦電站，不論享受何種補貼，都可以產生商業價值，縱然業主自己不建太陽能電站，通過轉租他人的方式，令屋頂變廢為寶。目前太陽能電站公布的壽命為25年，4年之后業主便能曬著太陽掙21年的錢。

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關鍵詞：鐵路施工;安全管理;對策措施

中圖分類號： TU7 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）33-33-2

1 鐵路施工安全管理存在的問題

1.1 不嚴格規范的安全生產責任制度

實際施工過程中最重要的就是安全生產，保證安全生產的基礎是切實做好安全生產責任制。實際進行鐵路建設施工的時候，僅僅只是具備書本上安全生產管理知識，沒有在實際施工過程中進行實踐。施工現場相關管理人員不能明確自身的責任和義務，缺少安全知識的實踐性。

1.2 施工中不同層次管理人員不能完全展示監督的實際作用

實際施工生產的時候，從高到低的方式來劃分安全管理人員的級別，可以分為四個方面，所有層次中存在的管理人員都具備不相同的監督責任和安全管理義務。實際管理監督的時候，因為出現模糊的層次監督管理，檢查過程中相關人員把一般危險源當作重點進行檢查，但是沒有人檢查特殊危險源，促使給鐵路安全管理留下隱患。

1.3 現階段鐵路施工中不健全的安全指導

實際施工的時候存在指導性比較低、可行性比較低的安全技術措施。目前從實際情況來說，具備不符合情況的安全措施技術，一般情況下都是從理論層次方面來針對施工的特點和實際情況制定的技術措施，缺少一定針對性。在設計施工文件方案的時候，相關設計人員不能切實依據施工情況制定安全技術，基本上都是一些沒有明顯作用的摘錄內容。主要就是因為存在變化多端的施工情況，很多施工設計人員沒有一定責任識，也有年輕人員管理經驗不足的問題，此外，還因為在實際施工中不能對危險源進行及時有效的評價。

1.4 安全防護設計方案隨意更改變動

設計安全防護設備的根本作用就是保證安全施工，但是隨意更改變動設計，會嚴重影響施工人員整體安全。此外，不少鐵路局不能接受更改設計，還有的為了降低施工建設成本，把安全防護設備當作能夠隨意改變的工程項目，以此來達到提高建設企業利潤的目的。對于安全防護設計隨意更改出現的根本因素就是相關企業項目負責人以及安全管理人員沒有充分的安全理念和意識，僅僅只是依據自身經驗來執行管理監督制度，不能充分發揮安全管理監督的實際作用。

1.5 開放式空中作戰

建筑的開放性工作占工作量的70%左右，受春夏秋冬不同氣候和強烈的陽光、風、雨、雪和冰、雷電等自然條件和危害;

三是手工勞動和體力勞動多。大多數建筑業仍然是手工操作，容易使人疲勞，注意力分散，容易出錯的操作，造成事故的發生;

四是一個三維交叉作業。建筑產品結構復雜，施工工期緊，必須多單位，多類型的工作相互配合，立體交叉施工，如果管理不好，連接不當，保護不嚴格，有可能造成相互傷害。

1.6 缺乏良好的建筑部門之間的協調

鐵路建設是一個復雜而高技能的工作，尤其是那些大型建筑需要時間，人力和物力特別大，而且與施工單位也有許多類型。在施工過程中各施工單位都有聯系，只要任何一個單位的問題都會影響到施工質量和施工完成后的正常。為了避免這種情況的發生，需要制定一個詳細的計劃，以確保施工的順利進行。在實施過程中，各施工單位的計劃要有明確的目標，負責人的監督和統一，必須肩負起自己的責任，并與其他部門進行良好的協調，確保施工的安全。

2 針對鐵路工程施工安全管理中存在的問題，提出并實施了相應的對策

2.1 建筑施工安全管理意識培訓

提高建筑施工安全管理意識，促進建筑施工安全管理水平的提升。雖然在建筑施工企業中的鐵路工程建設的施工安全管理工作有一定的認識，但傳統的施工安全管理和施工安全管理理念，使鐵路工程建設在我國粗放管理的現象還很嚴重。此外，在市場經濟環境下的施工企業將如何提高經濟效益的重視，導致了企業的管理水平和管理能力的建設緩慢，在鐵路工程建設引起的管理問題。為了減少和避免鐵路工程施工安全管理存在的問題，現代鐵路工程施工企業應轉變國有企業的經營理念。通過提高建筑施工安全管理的意識，提高建筑施工企業的管理能力，進而防止鐵路工程施工安全管理問題的發生。

2.2 建立完善的鐵路工程施工安全管理體系

通過建筑安全管理體系的健全和完善，促進建筑施工安全管理工作有效開展預防施工安全管理的問題。在鐵路建設安全管理體系建設中，要注意以下幾點。首先，應根據現代鐵路工程的特點和鐵路工程施工安全管理中存在的問題進行評價體系。了解現代鐵路工程施工安全管理要求和施工企業管理的現狀，有針對性地進行建筑安全管理體系的完善和完善。同時，結合鐵路工程施工企業的組織結構和項目管理結構，使建筑施工安全管理體系符合項目管理流程。并根據鐵路工程建設的復雜性，對系統單位工程施工的多行長期受環境影響的建筑安全管理體系，提高建筑施工安全管理系統的相關內容。在此基礎上，應注意施工安全管理制度和新的鐵路建設技術施工安全管理過程中的需求，根據企業的實際情況，為鐵路工程建設安全管理的關鍵系統，鐵路的特點，為鐵路工程建設安全管理的建設問題預防的基礎。

2.3 大力推進隱患排查

一是現場安全管理和監督檢查應該以安全生產為重，強調健各項預前檢查制度以及現場控制的準備工作，不留盲區、不留死角地進行安全排查隱患整治。

二是從施工地段的危險易發地區進行重點控制，利用人、機、料、法、環等因素確立合理高效的檢查周期、檢查數量、關鍵時段檢查次數，及時保證發現既處理，防止拖拉現象。

三是現場作業更應該卡控生產環節，務必從安全出發，不冒進，不貪功，制定合理措施，用新增工藝和技術克服危險施工項目，實際操作中要求職工嚴格執行相關的操作制度和流程，防止出現意外。

2.4 構建安全環境是鐵路施工安全的必要措施

首先是干部要堅持圍繞職工的需求落實自己“三不讓”承諾落實力度的工作，從群眾的關心點，需求點滿足職工的合理訴求和需要，構建一個想之所想，急群眾之所急，親職工、愛職工的心理環境。

其次是從思想方面幫助職工創新，解放思想，從經濟上對職工進行補償，創造效益，從積極性和創造性方面引導職工，努力開拓生產建設的新思路，使得職工能有良好的生活環境。

再次是有計劃、有目的地建立安全抽查考核分析制度，推行安全質量標準化，嚴格日常中的安全生產情況管控。注意幫助和引導干部職工在生產活動過程中多利用機會在崗位培訓班中學習技能、熟悉操作，在培訓中掌握安全知識、規章制度等。

總之，在鐵路施工中想要保障安全必須從自我保護意識出發，提高自我保護能力，從操作角度需要規范操作，還需要職工們多用《安全規程》規范自己的行為，這樣才能在相關部門的領導下克服困難做到安全生產無事故，才能在上班時放下心，才能在工作中積極向上，最終實現安全生產和健朗愉快的生活。

參 考 文 獻

[1] 宋平.鐵路隧道施工安全風險管理研究[D].中南大學，2009.

[2] 李寶明.加強鐵路施工安全管理的對策探討[J].鐵道運輸與經濟，2011，06：72-75.

[3] 楊惠文.鐵路建設工程施工安全風險網格化管理及應用研究[D].北京交通大學，2015.

[4] 林堅.風險預警機制在鐵路施工安全管理的應用[J].中國高新技術企業，2013，05：142-145.

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關鍵詞：MT-2型緩沖器；彈簧座；強度；有限元

中圖分類號：TG162.74

近年來，中國鐵路重載貨運技術得到了快速發展，提速貨車技術得到了全面推廣應用。車鉤緩沖系統是鐵路機車車輛連接與起緩沖作用的重要零部件，是降低列車縱向沖動的核心部件之一。結合試驗對緩沖器進行動、靜態力學分析，是改善緩沖器性能，避免行車事故的重要任務[1]。本文對MT-2型緩沖器的彈簧座進行有限元結構強度分析，研究緩沖器完成緩沖作用時彈簧座的應力分布，研究結論為緩沖器的技術改造和優化設計提供有益參考。

1 MT-2型緩沖器及楔塊概況

我國的緩沖器的應用和研究，從建國初期的2號、3號緩沖器開始，先后開發了MX-1型橡膠緩沖器、MT-2型、MT-3型緩沖器以及大容量彈性膠泥HM-1型緩沖器等產品。緩沖器的容量水平從早期的20kJ、35kJ、50kJ提高到了100kJ。目前，我國鐵路貨車上裝用的緩沖器主要是2號、ST型及MT-3型、MT-2型緩沖器。

MT-2型彈簧式摩擦緩沖器由箱體、摩擦機構和彈性元件組成，摩擦機構采用兩楔塊、單壓頭帶兩動板的摩擦機構，彈性元件采用多組鋼彈簧組合，箱體不直接參與摩擦作用，緩沖器以預壓縮狀態交貨。MT-2緩沖器性能參數如表1所示。

表1 MT-2型緩沖器的主要技術參數

彈簧座是緩沖器摩擦機構中的重要組件，上承緩沖器摩擦系統的沖擊，下接彈簧系統的緩沖，對其進行力學分析具有必要的意義。

2 彈簧座的建模

采用美國ANSYS公司開發的大型商業有限元分析軟件ANSYS對彈簧座結構進行力學分析，該軟件可以用來求解結構、流體、電力、電磁場及碰撞等問題，因此它廣泛應用于以下工業領域：航空航天、汽車工業、生物醫學、橋梁、建筑、電子產品、重型機械、微機電系統、運動器械等。

ANSYS中建立模型可以從低級單元到高級單元，即先建立關鍵點，然后由點連接成線由線圍成面，再由多個面組成的封閉的面生成體。也稱為從下至上的建模。另一種建模方式是從上至下建模，即直接生成體然后再根據波爾運算將體剪接成想要的模型[2]。本文基于楔塊的結構特點，采用的建模方式是從下至上建模，即先建立模型的關鍵點，再聯結成線、面，最后形成體模型。MT-2型緩沖器的彈簧座是1/4對稱結構，因此對于整體模型可進行1/4結構簡化，其模型如圖1所示。

圖1 MT-2緩沖器彈簧座模型

彈簧座的受力面作用有垂直于法向的摩擦力，因此作用面剖分為surf154面單元（圖2）；彈簧座結構劃分為solid95體單元（圖3），體單元在受力面處ANSYS按照受力面的網格進行匹配劃分，體單元劃分的節點數在17萬左右。

圖2 彈簧座受力面網格劃分

圖3 彈簧座的網格劃分

3 結果分析

彈簧座的材料為E級鋼，彈性模量為2.0611（GPa），泊松比為0.3。彈簧座的外載荷在《鐵道車輛強度設定及試驗鑒定規范》中有規定，車輛最大縱向力為2500kN[3]，再根據力學分析得到彈簧座不同受力面上的載荷[4]，并施加到模型上。

彈簧座的應力云圖如圖4所示，最大應力發生在彈簧座與楔塊的接觸面上，最大值為634MPa，小于E級鋼的屈服極限690MPa，滿足強度設計要求。

圖4 最大縱向力條件下彈簧座應力分布

4 結論

有限元分析軟件ANSYS的應用，使復雜的機構模型得以力學求解。本文以有限元分析理論為基礎，利用ANSYS軟件建立了MT-2型彈簧摩擦式緩沖器彈簧座的有限元模型，并進行力學分析，對緩沖器的強度做出評價。在緩沖器承受調車作業等強沖擊工況時，整車發生最大的縱向沖擊力，此時彈簧座最大應力為634MPa，發生在彈簧座與楔塊接觸面位置，略小于E級鋼的屈服極限690MPa，滿足強度設計要求。以上研究結果為彈簧座以及MT-2型緩沖器的改進和更新設計提供強度數據參考。

參考文獻：

[l]孫竹生，孫翔.組合列車斷鉤原因的列車動力學分析[J].西南交通大學報，1987，4：1-2.

[2]王慶五.ANSYS 10.0機械設計高級應用實例[M].機械工業出版社.

[3]嚴雋耄，傅茂海.車輛工程（第三版）[M].北京：中國鐵道出版社，2008.

[4]李國軍.HM-1型緩沖器彈簧座結構強度分析[D].大連：大連交通大學學士學位論文，2010.

作者簡介：張軍（1979-），男，遼寧省蓋州市人，講師，博士，研究方向：力學。

篇8

關鍵詞：盾構；穿越；臨近建筑物；加固控制

中圖分類號：G267 文章標識碼：A文章編號：

隨著人口的迅速增長，以及城市經濟的集中發展，土地資源緊缺成為了城市發展的一大難題。因此，充分利用地下空間，成為的我國一線發展城市的建設重點之一。盾構隧道挖掘機，簡稱盾構，是一種專門用于隧道掘進的工程機械，具有測量導向，開挖切削土體，拼裝隧道襯砌，輸送土碴等功能，可以減少因施工而導致地面的沉降，降低對地面建筑的影響，而且受到施工場地限制小。所以，盾構法已成為了我國地鐵建設的主要施工方法。本文以廣州六號線的大坦沙―黃沙站為例，探討盾構穿越臨近建筑物施工中的加固控制措施。

一、工程概況

廣州市地鐵六號線，全長31.3千米，西起金沙洲，然后向東南穿過荔灣、越秀、東山等區域，再折向東北到達天河區，整體走向呈“U”型。其中，大坦沙―黃沙站是使用盾構法為主要施工方法的路段之一。 該路段地面分布著眾多的道路、高架橋以及民用建筑，例如珠江、廣茂鐵路、廣佛高架橋、雙橋公園辦公樓、廣州市一中人行天橋、大坦沙島電力鐵塔、海角紅樓等等。當中，廣佛高架橋的樁基主要位于隧道下行線的第250環～450環之間，河床處覆土16米。而海角紅樓大約距隧道平面7米位置。為了盡量減少施工對這些地面建筑的影響，并順利通過水面對為減少對其影響，施工單位主要采用的是盾構的方法進行施工。

二、工法概要

采用盾構法在地下擴挖地鐵車站就是在兩條已經建成的相鄰盾構隧道之間，相向分別暗埋開挖，讓兩條隧道貫通，暗挖空間要達到方案預先設定的規模，這樣就可以達到在隧道中建設車站的目的。施工原理是：首先在需要建立車站的地方挖一個盾構施工工作井，大小按照施工地的實際情況來決定。接著按方案完成兩條相鄰隧道的開挖。之后，在工作井內準備隧道擴挖，例如在擴挖空間建立管棚支護，在隧道內建臨時支撐，改良隧道周邊不適合施工的土體等等。最后，從隧道內進行相對暗挖施工，完成結構的基本構筑。

三、具體加固控制措施

(1)結構加固技術

首先，地面跟蹤注漿加固。為了避免臨近的建筑物受到工程的影響而變形，當盾構穿過建筑物的時候，應當要采取相應的結構加固措施，如基礎加固、地基改良或者隔斷防護等。施工單位在進行結構加固之前，先要考慮到施工的實際環境，包括施工的經濟性、安全性、施工工期、重難點以及現場環境等，另外，還要結合國內外的施工經驗，選擇最恰當的結構加固方案。在本施工工程中，盾構需要穿過海角紅樓以及雙橋公園，廣州地鐵施工方主要采用的是地面跟蹤注漿法來對建筑物進行加固。第一，鉆孔設計。根據大坦沙至黃沙一段的實際地勢情況，設計鉆孔的位置、深度、斜度和排水等。第二，確定注漿次數和順序。一般來說，需要進行兩次注漿，首先是注漿，這是第一道屏障，其作用是防止第二次注漿時漿液流失。接下來就是第二次注漿了，即地基加固注漿。在注漿之前，在現有的樁基旁邊安置兩排劈裂注漿孔，每個注漿孔相隔一米左右，孔深約4米，內圍孔深約2米。注漿量按照現場的實際數據來決定，通常是每米注漿200升。第三，漿液要求。要保證工程的質量，注漿漿液配合比例一定要嚴格控制，粘度要恰當，通常來說，水玻璃、水、水泥的配合比例是0.03：0.5：1。這樣漿液才能在規定的時間內凝固，土體的加固作用才能有效體現出來。第四，注漿時間和壓力。注漿的效果關鍵是要看注漿的時間和壓力。當填充注漿時，初始壓力是0.01-0.05MPa左右,注漿結束后，壓力約為0.2-0.4MPa，在注漿完畢后要加入速凝劑，盡量在1到3小時之內讓漿液凝固。

其次，改良施工土體。由于大坦沙―黃沙路段下行線第250-450環的300多米路段主要是砂性土地區，其中286環-436環更是全斷面的砂性土層。由于砂性土的孔隙比、滲透系數越大，其不均勻的系數就會越小，土壤容易液化，那地面的穩定性和安全性就會受到威脅。尤其是該路段還是廣佛高架橋樁基的分布路段，危險性就更大。因此，必須要采取相應的加固措施。可以通過加泡沫劑的方法來改良施工地段土體，確保橋面和地表的安全性和穩定性。泡沫劑的注入裝置見下圖：

之所以采用加泡沫劑改良土體的方法來進行加固控制，主要有三點原因：一，泡沫劑中的氣泡具有填充及的作用，可以把壓力艙中渣土的流動性提高，同時減少砂性土的內摩擦角，從而避免壓力艙堵塞、渣土結餅等情況出現。這樣盾構在使用過程中的推理就減少了，有利于提高施工的速度，并延長盾構的使用年限。二，氣泡可以把渣土中的孔隙都填充滿，從而減少渣土滲透，這樣就可以預防噴涌了。而且氣泡具有收縮作用，工作面的變動比較小，只需要恰當地配置好，就可以讓工作面維持在動態的平衡狀態，這樣盾構在進行施工的過程中對地面建筑的影響就可以降到最低程度。三，砂土在加入泡沫劑之后，性質會受到一定程度的改變，形成“塑性流動狀態”，變形性好，稠度軟，內摩擦角變小，滲透度也得到了改變。這樣，砂性土層常見的施工技術難題如噴涌、開挖面失穩等就可以得到有效的解決了。

當然，泡沫劑并不是隨便注入的，在土倉壓力、刀盤轉速、總推力、推進速度、泡沫用量等方面都有嚴格控制。具體參數見下表：

表一廣佛高架橋加注泡沫各技術參數

（2）控制盾構推進參數。

盾構推進參數包括盾構推進的速度、正面土倉壓力、出土量以及推進姿態等。如果在施工過程中，不注意相關參數的控制，就有可能導致地面變形，建筑物下沉，對地面建筑物形成巨大的干擾。

首先，控制盾構推進速度。當盾構在穿越建筑物的時候，如果不控制速度，就會出現過度擠壓，從而導致內外土倉的壓力產生差異，對土層造成一定的干擾，大壓力超出一定范圍，就會對橋樁基形成威脅。所以，本工程中，當盾構穿越廣佛高架橋進行施工的時候，盾構的推進速度是每分鐘3cm左右。故此，盾構在推進過程中所形成的應力就全部得到釋放了，有效降低了盾構推進過程中對土體的破壞程度，同時也避免了對樁基下土地的過度干擾。

其次，控制盾構正面土倉壓力。盾構在穿過建筑物的過程中，要把切口土的壓力控制在有效范圍之內，從而讓盾構可以很好地進行正面沉降，在推進過程中，控制梯度壓力，以盡量降低土倉壓力的擾動，這樣就可以達到盾構勻速平衡施工的目的，此時，盾構推進對地面的影響也就降到了最低程度。

第三，控制出土量。出土量對土倉壓力的穩定有直接的影響。由于本路段的開挖斷面以砂土層為主，其中還有一部分是全斷面的砂土層。因此，施工的出土量要嚴格控制，與進尺量保持均衡，一般來說，每次出土的出土量和車斗的上沿基本平行。用相關公式把出土的松散系數計算出來，讓每環的出土量都在計算值范圍允許范圍內。另外，除了控制出土量之外，還要收集每環土質樣本，進行地質水文分析，一旦發現開挖段面地質與之前的探測結果不一樣時，要立刻商討，轉變施工方法。

第四，控制盾構姿態。盾構在推進到建筑物之前，要先調整好姿態，以最佳的狀態進行推進。在穿越建筑物的過程中，再次檢測控制網、隧道內和井下的各個測量控制點，在確保一切正常后，盾構機械依據測量數據，調整到最佳姿態，進行推進，軸線誤差不能超過10mm,盡量小幅度，勻速地施工，而且施工時間越短，其對地面建筑的影響就越小。盾構在穿越廣佛高架橋時的盾構姿態如下圖：

（3）沉降控制

首先，設置沉降控制監測點。把工程附近的建筑物作為重點監測對象，對監測對象的結構、基礎形式、距離工程遠近、對工程的重要性等方面進行綜合考量，設定沉降控制監測點。如雙橋公園辦公樓、大坦沙電力鐵塔等，都是容易出現傾斜或裂縫的建筑，盾構的施工必然會對其產生巨大的影響，因此，這幾個地方是沉降監測的重點，要設置兩個以上的監測點，對傾斜和位移進行準確的測量，這樣才能保證建筑的安全和穩定。另外，廣佛高架橋是連接廣州和佛山的重點交通路段，交通繁忙，容易出現路面沉降的情況，因此也是監測的重點。廣州地鐵施工單位在隧道的垂直軸線上，設置了兩排橫向的監測點，每隔5米就有1個沉降點。這樣的布置，可以在施工過程中隨時反饋監測結果，及時進行調整，有效避免了盾構施工導致地面沉降的情況出現。

其次，控制監測頻率。在盾構開挖施工的前期，每天需要觀察2-3次，為確保數據的準確、無誤，以3次觀察的平均值作為初始值。當盾構完成穿越后，對建筑物的影響逐漸減少，建筑物的變形漸趨穩定，此時可以適當減少監測次數，可以一天監測一次。在穿越完成7天后，地面的變形就基本穩定了，可以停止監測。另外，海角紅樓等重點建筑物要加設警報裝置或自動記錄儀，對地面建筑物的變形進行隨時的監測和控制，避免安全事故發生。

第三，廣佛高架橋沉降監測結果。下圖是盾構穿越廣佛高架橋時一周的地面沉降監測數據：

根據上圖可知，盾構穿越廣佛高架橋的一周內，地面沉降量基本控制在-30mm至+10mm之間。隨著盾構的推進以及盾尾的注漿，在盾構切口還沒有到達監測點的時候，一些監測點就已經隆起了。當盾尾全部通過監測點時，各點的沉降就回落，并逐漸緩和。由此可以得知，后期補壓漿，可以有效控制各個監測點的后期沉降，將其控制在可允許的變動范圍之內，確保建筑物的穩定。

第四，信息化的控制管理。盾構推進穿越過程中，影響因素多，而且復雜，一定控制不及時，不僅會使地面建筑產生巨大的變形，而且還有可能埋下安全隱患，出現安全事故。因此，在此過程中，施工人員需要時刻監測，觀察結構變形情況，這就需要借助先進的信息化技術了。用先進的計算機技術以及通信技術，準確監測建筑物情況，并把數據及時傳送到中央控制室，中央控制室再根據具體情況，及時做出判斷，下達命令，調整相關參數，保證盾構穿越過程順利進行。

四、結束語

終上所述，廣州六號線大坦沙站―黃沙站的盾構施工之所以能夠順利、成功地完成，主要原因有：施工前，詳細調查工程沿線經過的建筑物，經過現場勘察后，共同商討，根據施工地的實際情況，采取最佳的施工方案；施工過程中，嚴格監測和控制各種數據，把沉降控制在允許范圍之內，其中，重點是控制后期沉降以及差異沉降；施工后，繼續監測，本工程中所涉及的重點保護建筑，其監測時間都在一周以上，并根據數據及時調整，保證建筑物安全與穩定。

參考文獻：

[1] 吳占瑞. 盾構擴挖修建地鐵車站對臨近建筑物影響研究[D]. 西南交通大學碩士學位論文，2009.

[2] 辛永波. 成都地鐵盾構機穿越建筑物注漿施工技術[J]. 都市快軌交通, 2012，25(1).

[3] 廖 屹 王東冬 陳萬強. 盾構機穿越建筑物等不良地層的技術措施[J]. 水電站設計, 2011，27(3).

[4] 李進軍 王衛 黃茂松. 地鐵盾構隧道穿越對建筑物樁基礎的影響分析[J]. 巖土工程學報, 2010，32(2).

[5] 田世文 杜新飛 張柏. 北京地鐵10號線盾構下穿既有建筑物的控制措施[J]. 施工技術, 2008,(12).

[6] 杜志田 李穎 胡浩．盾構法施工在天津地鐵中的應用[J]．鐵道標準設計，2006(6)．

[7] 施仲衡．地下鐵道設計與施工[M]．西安：陜西科學技術出版社．1998．

[8] 李早 黃茂松．隧道開挖對群樁豎向位移和內力影響分析[J]．巖土工程學報,2007.

篇9

【關鍵詞】結構轉換層 高層建筑 結構設計 高層建筑設計 轉換層設計

中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：

一．引言

隨著我國現代高層建筑高度的不斷增加，建筑的功能也日趨復雜，在高層建筑豎向立面上的造型也呈現多樣化。在某些建筑結構中，通常會要求上部的框架柱或是剪力墻不落地，在建筑結構中需要設置較大的橫梁和桁架來作為支撐，甚至有時要改變豎向的承重體系，此時就要求設置轉換構件，將上部和下部兩種不同的豎向結構進行過度和轉換，通常這種轉換構件占據約為一至二層，這種轉換構件即為轉換層。結構轉換層在很大程度上改變了建筑的結構體系，在進行設計時要慎重考慮。

二.轉換層結構施工特點

由于高層建筑結構下部樓層受力很大,上部樓層受力較小,正常的結構布置應是下部剛度大、墻體多、柱網密,而到上部則逐漸減少墻體及柱的布置,以擴大柱網。這樣,結構的正常布置與建筑功能對空間的要求正好相反。因此,為了適應建筑功能的變化,就必須在結構轉換的樓層設置水平轉換構件,部分豎向構件在轉換層處被打斷,使豎向力的傳遞被迫發生轉折,而轉換層就是實現轉折功能的大型水平構件。轉換層的結構形式一般有以下幾種構成：箱式轉換、梁式轉換、空腹桁架式轉換、桁架式轉換、板式轉換和斜撐式轉換等。 帶轉換層的高層建筑是一受力復雜、不利抗震的結構體系,該結構及其支撐系統有自身的特點。眾多高層建筑采用梁式轉換層進行結構轉換,這主要是由于:

1.轉換層設計帶轉換層的多高層建筑,轉換層的下部樓層由于設置大空間的要求,其剛度會產生突變,一般比轉換層上部樓層的剛度小,設計時應采取措施減少轉換層上、下樓層結構抗側剛度及承載力的變化,以保證滿足抗風、抗震設計的要求。轉換構件為重要傳力部位,應保證轉換構件的安全性。2.8度抗震設計時除考慮豎向荷載、風荷載或水平地震作用外。還應考慮豎向地震作用的影響,轉換構件的豎向地震作用,可采用反應譜方法或動力時程分析方法計算;作為近似考慮,也可將轉換構件在重力荷載標準值作用下的內力乘以增大系數1.1。

2.經濟指標

從抗剪和抗沖切的角度考慮,轉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,增大了對下部垂直構件的承載力設計要求,另一方面本層的混凝土用量也很大。

轉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較少時才轉換梁常用截面高度0.9~1.4m,而跨度較大且承托較大且承托的層數較多時,或構件條件特殊時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量,在地震作用下,地震反應強烈。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,容易發生震害。以往的模型振動臺試驗研究表明,厚板的上、下相鄰層結構出現明顯裂縫和混凝土剝落。另外,試驗還表明,在豎向荷載和地震力共同作用下,板不僅發生沖切破壞,而且可能產生剪切破壞,板內必須三向配筋。

4.轉換層結構的基本功能

從結構角度看，轉換層結構的功能主要有：

(1)上、下層結構形式的轉換

這種轉換層廣泛用于剪力墻結構和框架--剪力墻結構，將上部的剪力墻轉換為下部的框架。

(2)上、下層結構軸網的轉換

轉換層上下結構形式沒有改變，但通過轉換層使下層柱的柱距擴大，形成大柱網，這種形式常用于外框筒的下層以形成較大的入口。

(3)下、下層結構形式和結構軸網同時轉換

上部樓層剪力墻結構通過轉換層改變為下部框架結構的同時，下部柱網軸線與上部剪力墻的軸線錯開，形成下、下結構不對齊的布置。

5.轉換層結構設計方法存在的問題

目前在多、高層建筑中，絕大多數的開發商都會要求建筑物具有完備的建筑功能，建筑師在建筑設計中也往往首先想到采用結構轉換層來完成上、下層建筑物功能的轉換。但一些結構設計人員在實際進行轉換層設計時顯得無從下手，沒有可操作、可遵循的設計思路、設計原則來進行結構設計。造成這種現象的主要原因是當前轉換層設計沒有相關的可遵循的設計準則，使設計人員難以進行結構選型、截面確定、計算模型確定、計算方法確定，計算結果應用以及配筋方法的實施等一系列結構設計步驟。這種現狀與我國當前高層建筑的迅猛發展足不適應的。轉換結構層具有與一般結構層相比結構重量大、結構層剛度大、幾何尺寸超大、受力復雜等特點。這樣的尺寸和重量意味著轉換結構組成了建筑物的主要構件。它們設計的是否合理、安全、經濟對整個結構的安全性、結構造價、施工費用等有著重要影響。現有的轉換層設計方法，主要是針對形式簡單、受力相對簡單的轉換梁，對于受力復雜的轉換梁還沒有深入研究。即便是對于形式簡單的轉換梁，其受力性能也沒有完全清楚，而往往是互相混淆，設計概念小明確，設計原則不準確。

三. 帶結構轉換層的高層建筑結構設計

1. 帶轉換層的高層建筑結構設計原則

高層建筑中轉換層的設置造成建筑物豎向剛度的突變，地震作用時在轉換層上下容易形成薄弱環節，對結構抗震不利，故轉換層結構在設計時應遵循以下原則：

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

（2）盡可能減少需結構轉換的豎向構件，直接落地的豎向構件越多，轉換結構越少，轉換層造成的剛度突變就越小，對結構抗震更有利。

（3）設計中應保證轉換層有足夠的剛度，一般應使梁高度不小于跨度的1/6，才能保證內力在轉換層及其下部構件中分配合理，轉換梁、剪力墻柱有良好的受力性能，能較好的起到結構轉換作用。

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

（5）轉換層以上的剪力墻和柱子應盡量對稱布置，梁上立柱應盡量設在轉換梁跨中，以免轉換梁變形時，在梁上立柱的柱腳處產生較大轉角，帶動立柱柱腳產生較大變形，引起柱的彎曲及剪切，使立柱產生很大的內力而超筋。

（6）轉換層結構在高層建筑豎向的位置宜低不宜高。轉換層位置較高時，易使框支剪力墻結構在轉換層附近的剛度、內力和傳力途徑發生突變，并易形成薄弱層，對抗震設計不利，其抗震設計概念與底層框支剪力墻結構有較大差異。當必須采用高位轉換時，應控制轉換層下部框支結構的等效剛度，即考慮彎曲、剪切和軸向變形的綜合剛度，這對于減少轉換層附近的層間位移角及內力突變是十分必要的，效果也很顯著。另外，對落地剪力墻間距的限制應比底層框支剪力墻結構更嚴一些。對平面為長矩形的建筑，落地剪力墻的數目應多于全部橫向剪力墻數目的一半。

2.轉換層的應用

（1）梁式轉換層

作為目前高層建筑結構轉換層中應用最廣的結構形式，它具有傳力直接明確及傳力途徑清晰，同時受力性能好、工作可靠、構造簡單、計算簡便、造價較低及施工方便等優點。轉換梁不宜開洞，若必須開洞則洞口宜位于梁中和軸附近。轉換梁有托柱與托墻兩種形式，其截面設計有4種方法，即普通梁截面設計法、偏心受拉構件截面設計法、深梁截面設計法和應力截面設計法。轉換梁的截面尺寸一般由剪壓比（mv=Vmax/febh0）計算確定，應具有合適的配箍率，以防發生脆性破壞，其截面高度在抗震和非抗震設計時應分別小于計算跨度的16和18。（2）厚板轉換層 當轉換層上、下柱網軸線錯開較多而難以用梁直接承托時，可采用厚板轉換層，但厚板的巨大荷載會集中作用于建筑物中部，振動性能復雜，且該層剛度很大、下層剛度相對較小，容易產生底部變形集中，其傳力途徑十分復雜，是一種對抗震十分不利的復雜結構體系，應進行整體內力分析、動力時程分析及板的內力分析等。厚板的厚度可由抗彎、抗剪、抗沖切計算確定；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。厚板應沿其主應力方向設置暗梁，一般可在下部柱墻連線處設置。轉換層厚板上、下一層的樓板應適當加強，樓板厚度不宜小于150mm。

(3）箱式轉換層

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

它很像箱形基礎，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、較大荷載的轉換。

(4)桁架式轉換層

這種形式的轉換層受力合理明確，構造簡單，自重較輕，材料節省，能適應較大跨度的轉換，雖比箱式轉換層的整體空間剛度相對較小，但比箱式轉換層少占空間。

(5)空腹桁架式轉換層

這種形式的轉換層與桁架式轉換層的優點相似，但空腹桁架式轉換層的桿系都是水平、垂直的，而桁架式轉換層則具有斜撐竿。空腹桁架式轉換層在室內空間上比桁架式轉換層好，比箱式轉換層更好。

四．結束語

高層建筑的迅速發展，從以往的簡單體型和功能單一的時代開始走向體型復雜，建筑的功能呈現多樣化發展。在高層結構設計中，帶轉換層結構設計不能簡單設置成“承上啟下”，而要在實際結構上實現上部結構和下部結構的過度和轉換。

參考文獻：

[1] 熊進剛 李艷 帶結構轉換層的高層建筑結構設計[期刊論文] 《南昌大學學報(工科版)》 ISTIC -2002年4期

[2]季靜 韓小雷 楊坤 鄭宜 Ji Jing Han XiaoLei Yang Kun Zheng Yi帶主次梁轉換層的超限高層建筑結構設計[期刊論文] 《結構工程師》 ISTIC -2005年2期

[3]丁奇峰 帶結構轉換層的高層建筑結構設計 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2013年6期

[4]韓小雷 楊坤 鄭宜 季靜 帶梁式轉換層的超限高層建筑結構設計[期刊論文] 《昆明理工大學學報（理工版）》 ISTIC PKU -2004年6期

[5]黃瑛 帶轉換層高層結構綜合樓設計 [期刊論文] 《鐵道標準設計》 ISTIC PKU -2005年1期

[6]侯俊杰 帶結構轉換層的高層建筑結構設計 [期刊論文] 《城市建設理論研究（電子版）》 -2013年5期

篇10

論文摘要：現代土木工程不斷地為人類社會創造嶄新的物質環境，成為人類社會現代文明的重要組成部分。本文論述了土木工程的涵義、現狀及未來的發展趨勢。

引言

縱觀人類文明史，土木工程建設在和自然斗爭中不斷地前進和發展。在我國的現代化建設中，土木工程業越來越成為國民經濟發展的支柱產業。同時，隨著社會和科技的發展，建筑物的規模、功能、造型和相應的建筑技術越來越大型化、復雜化和多樣化，所采用的新材料、新設備、新的結構技術和施工技術日新月異，節能技術、信息控制技術、生態技術等日益與建筑相結合，建筑業和建筑物本身正在成為許多新技術的復合載體。而超高層和超大跨度建筑、特大跨度橋梁及作為大型復雜結構核心的現代結構技術則成為代表一個國家建筑科學技術發展水平的重要標志。所有這一切都說明在土木工程中越來越體現了技術與創新的作用，誰能在世紀之交把握住土木工程學科的發展趨勢。誰就能在知識經濟時代開創土木工程學科的新紀元。

一、土木工程的涵義

土木工程是指建造各類工程設施的科學、技術和工程的總稱。土木工程的含義可從兩方面去理解。一層含義是指與人類生活、生產活動有關的各類工程設施，如建筑工程、公路與城市道路工程、局壩水電和水利工程、鐵路工程、橋梁工程、隧道工程、地下空間開發利用工程等。另一層含義是指為了建造工程設施應用材料、工程設備在土地上所進行的勘察、設計、施工等工程技術活動。經過多年的發展，目前土木工程的實踐和研究己取得顯著成就，無論是結構的力學分析，還是結構設計的理論和方法以及結構的施工手段，都有了非常大的突破；特別是近若干年，在高層、大跨結構和鋼結構方面成績尤其驚人。但展望未來，土木工程領域中仍然有許多課題需要我們進一步探討。

二、土木工程的發展現狀

我國的土木工程建設從20世紀50年代起一直沒有停過，且發展很快，尤其在近年來，發展極為迅猛，幾乎整個中國成了一個大的建設工地。新的高樓大廈、展覽中心、鐵路、公路、橋梁、港口航道及大型水利工程在祖國各地如雨后春筍般地涌現，新結構、新材料、新技術大力研究、開發和應用。發展之快，數量之巨，令世界各國驚嘆不已。

截止2000年底，我國鐵路運營路程已達6．78萬公里，居世界第4位，亞洲之首。鐵路朝著城市輕軌和地鐵兩方而發展。同時，我國也在積極建造高速鐵路，武漢至廣州的高速鐵路運營時間僅需4小時。此外，磁懸浮列車也在發展。橋梁工程也取得了驚人的成就，伴隨著橋梁類型的不斷翻新，主跨跨度一再突破。楊浦大橋、南浦大橋、蕪湖長江大橋、南京長江二橋等大跨橋梁的建成都標志著我國的大跨結構達到了一個新的水平，己跨入世界水平先進行列。目前，我國己建成千米以上大橋3座、800m以上大橋8座、600m以上大橋15座、400m以上大橋40座，重慶萬縣單孔跨度達420m的鋼筋混凝上拱橋更引起世界同行的莫大興趣。在水利建設方面，50年間全國興建大中小水庫8．6萬座，水庫總蓄水量4580億立方米。建設和整修大江大河堤防25萬公里，目前防洪工程發揮的經濟效益達7000多億元。在大壩建設方面，我國先后建成了青海龍羊峽大壩、貴州鳥江渡大壩、四川二灘大壩等水利工程。

三、土木工程的發展趨勢

（一）高性能材料的發展

鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發展。日本、美國、俄羅斯等國家已經把屈服點為700N／mm2以上的鋼材列人了規范；如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其它復合材料也將向著輕質、高強、良好的韌性和工作性方面發展。

（二）計算機應用

隨著計算機的應用普及和結構計算理論日益完善，計算結果將更能反映實際情況，從而更能充分發揮材料的性能并保證結構的安全。人們將會設計出更為優化的方案進行土木工程建設，以縮短工期、提高經濟效益。

（三）環境工程

環境問題特別是氣候變異的影響將越來越受到重視，土木工程與環境工程融為一體。城市綜合癥、海水上升、水污染、沙漠化等問題與人類的生存發展密切相關，又無一不與土木工程有關。較大工程建成后對環境的影響乃至建設過程中的振動、噪聲等都將成為土木工程師必須考慮的問題。

（四）建筑工業化

建筑長期以來停留在以手工操作為主的小生產方式上。解放后大規模的經濟建設推動了建筑業機械化的進程，特別是在重點工程建設和大城市中有一定程度的發展，但是總的來說落后于其他工業部門，所以建筑業的工業化是我國建筑業發展的必然趨勢。要正確理解建筑產品標準化和多樣化的關系，盡量實現標準化生產；要建立適應社會化大生產方式的科學管理體制，采用專業化、聯合化、區域化的施工組織形式，同時還要不斷推進新材料、新工藝的使用。

（五）空間站、海底建筑、地下建筑

早在1984年，美籍華裔林銅柱博士就提出了一個大膽的設想，即在月球上利用它上面的巖石生產水泥并預制混凝土構件來組裝太空試驗站。這也表明土木工程的活動場所在不久的將來可能超出地球的范圍。隨著地上空間的減少，人類把注意力也越來越多地轉移到地下空間，21世紀的土木工程將包括海底的世界。實際上東京地鐵已達地下三層：除在青函海底隧道的中部設置了車站外，還建設了博物館。

（六）結構形式

計算理論和計算手段的進步以及新材料新工藝的出現，為結構形式的革新提供了有利條件。空間結構將得到更廣泛的應用，不同受力形式的結構融為一體，結構形式將更趨于合理和安全。

（七）新能源和能源多極化

能源問題是當前世界各國極為關注的問題，尋找新的替代能源和能源多極化的要求是21世紀人類必須解決的重大課題。這也對土木工程提出了新的要求，應當予以足夠的重視。

此外，由于我國是一個發展中國家，經濟還不發達，基礎設施還遠遠不能滿足人民生活和國民經濟可持續發展的要求，所以在基本建設方面還有許多工作要做。并且在土木工程的各項專業活動中，都應考慮可持續發展。這些專業活動包括：建筑物、公路、鐵路、橋梁、機場等工程的建設，海洋、水、能源的利用以及廢棄物的處理等。

參考文獻：

[1]段樹金.土木工程概論[M].北京:中國鐵道出版社，2005.