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重载铁路路基状态评估系统研究

肖尊群  
【摘要】:既有重载铁路在使用过程中,基床、路堤、支挡等附属结构的病害逐年增多,严重影响了既有线路的安全使用。通过对现场调查、实时监测、物探检测等方法获得的第一手路基资料的处理,进行既有线路路基的状态评估,对于线路的日常维护和扩能改造具有十分重要的意义。目前,我国既有重载线路路基状态评估的研究较少,评估方法单一,经验性和主观性较大。本文以朔黄铁路为研究对象,进行既有重载铁路路基状态评估系统研究,主要完成了以下几方面内容: 建立既有线路路基状态评估系统HRRAS的总体框架。系统按模块化设计,利用计算机模拟专家的决策机理,分别对基床、路堤、支挡、过渡段建立评估子模块,形成线路、区段、里程、评估点4级评估模式,并在路基变形监测数据的分析和预测的基础上,建立区段、里程、评估点三级路基变形预警模型。 针对目前路基状态评估中技术状态等级划分研究不足的问题,在考虑路基技术状态等级划分的基本特征的同时,结合现有规范、工程经验等资料,定制了切实可行的既有线路路基技术状态等级评定标准。与现有规范相比,该评定体系以系统运算结果为依据,降低了人为主观经验对评估结果的影响。 建立了具有层次结构的评估指标体系:包括基床指标体系、路堤指标体系、路桥过渡段指标体系、路涵过渡段指标体系和支挡结构稳定性评估指标。根据评估指标的特点选取包括极限平衡理论、数理统计理论、模糊神经网络在内的计算方法。 针对既有线路高填方路堤,建立以安全系数和可靠度指标双指标评价模式,以简化Bishop法建立高填方路堤可靠度计算模型。针对路堤支挡结构,建立考虑计算参数模糊性和随机性的模糊随机可靠度计算方法,并以刚性抗滑桩为例,阐述建模思路和参数选取,论证其在路堤支挡结构评估中的可行性。 采用曲线拟合法,建立基于长期监测数据的路基变形预测与评估的数据库存储平台,选取双曲线法、指数曲线、星野法、Asaoka法、抛物线法等5种拟合预测曲线。实现了既有监测数据分析、路基横断面沉降预测分析、纵断面路基沉降预测分析、“里程”或“区段”变形预警等功能。 根据基床潜在病害评估指标、基床承载力指标、路堤潜在病害评估指标的具体特征,研究了在评估系统中该三类评估指标的知识表示形式、有关的模糊化隶属度函数形式、定性和定量指标数据预处理的方式。然后结合评价指标体系的层次划分结构,通过编程实现该评估功能。应用VB程序语言编制既有重载铁路路基状态评估系统软件 通过现场路基检测试验和评估区段路基调查结果,对评估区段的朔黄铁路路基评估参数进行采集,利用评估系统对评估“区段”路基状态进行评估。同时,通过对某工点加固前和加固后路基状态的评估对比,对加固效果进行评判,对评估结果进行讨论,验证了系统的科学性。


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