铁道建筑技术论文范文

导语：如何才能写好一篇铁道建筑技术论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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

主管单位：河北省教育厅

主办单位：石家庄铁道学院

出版周期：季刊

出版地址：河北省石家庄市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：2095-0373

国内刊号：13-1042/N

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发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1982

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Caj-cd规范获奖期刊

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篇2

关键词：高寒地区；无缝线路；锁定轨温

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

中图分类号：F530.3文献标识码： A 文章编号：

1 线路技术条件

钢轨采用60Kg/m，100m定尺长钢轨，屈服强度,钢轨断面对水平轴的惯性矩。轨枕按照Ⅱ型混凝土枕，1760根/km配置，轨枕间距57cm。钢轨支座刚度D=30000N/m。采用NJ2内燃机车，按照设计时速120km/h计算。塑性初弯矢度，弹性初弯矢度，允许轨道变形矢度，单根钢轨对垂直轴的惯性矩，钢轨断面积，轨道框架刚度换算系数，等效道床横向阻力取，最小曲线半径为800m。

2 计算允许温降

2.1计算刚比系数

2.2 计算静弯矩

2.3 计算动弯应力

R=600m，，取偏载系数β=0.15，速度系数，所以：

查得60轨的轨底断面系数，得：

2.4 计算允许温降

国产60kg/m的U75V钢轨，极限强度σb≥800MPa，按800 MPa考虑，再取0.75的系数，得其屈服强度考虑安全系数K，取K=1.35,则有：

所以，

3 计算允许温升

=+

=+

=2.5×

=2.172×

=21845818

所以

计算得到的l与原假定不符。再设代入计算，

= 2.81mm

以=2.81mm带入再次计算，得，与假设的4673.9mm不符，再设，计算得=2.85，得，与假设相符，取作为变形曲线长度，=2.85作为原始弹性初弯矢度。

=1978362 N

=1521817 N

所以

=

4 锁定轨温设计

锁定轨温计算应考虑最大允许温升、最大允许温降、当地历史极端最高、最低轨温等方面。

[]+[]=

149.05>

因此，该地段可以铺设温度应力式全区间无缝线路。温度应力式无缝线路，其锁定轨温应保证夏季不胀轨跑道，冬季不折断钢轨，锁定轨温设置按照图1进行。

图1 锁定轨温设置图

5 结论

高寒地区铺设无缝线路，锁定轨温设计主要由稳定性条件控制，强度在任何情况下均满足要求。考虑海拔变化对轨温的影响以小半径曲线的分布，锁定轨温可分段设置。格拉段可按照一般地段和小半径地段进行设计。一般地段为15±5℃，小半径地段为18±4℃，强度及稳定性检算合理。要特别注意在小半径曲线地段还应有辅助加强措施。

参考文献：

[1] 张未,张步云.铁路跨区间无缝线路[M].北京:中国铁道出版社,2000.

[2] 铁道部.铁路轨道设计规范[M].北京:中国铁道出版社,2005

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关键词：既有隧道；三维Ansys，有限元分析；安全

中图分类号：U45文献标识码： A 文章编号：

1引言

随着城市建设和市政基础工程的快速发展，地下空间不断被开发利用，各种地下工程诸如地下车库、地下商场、地下通道、地铁车站以及区间隧道等地下建筑物已在各大城市随处可见[1.2]。而随着此类地下建筑物的修建以及网络的形成，后期施工的建筑物与既有建筑物（尤其是地下管线隧道和地下铁道）的相遇也就不可避免[3]。这样对后期施工的建筑物来说，保证既有地下建筑物的安全使用就成为一个必须考虑的因素。本文正是基于施工过程中经常遇到的这种情况，以蓝天加油站与恩施金凤大道许家坪隧道为依托工程，对既有隧道与后建加油站的相互作用进行分析研究，评估既有隧道安全性，并提出相应的处治措施。

2项目背景

恩施金凤大道许家坪隧道位于红旗大道与施州大道平交口处，路线呈东西走向，终点至红旗大道与金桂大道平交口处，左线隧道长995m，右线范围隧道长980m，埋深约为60m。新建蓝天加油站位于隧道左洞正上方，长约72m，宽约55m，位置示意图如图1所示。

图1 加油站平面位置示意图 图2 模拟影响范围示意图

3建立有限元模型

3.1 计算假设及依据

本次计算采用Ansys软件进行三维数值模拟分析。计算范围内的岩体采用三维实体单元模拟；隧道锚杆采用杆单元单元模拟。为了确保三维模型有足够计算精度，本次计算对计算范围进行了一定的限制。计算范围示意图如图2所示。

3.2计算参数

1）岩体力学参数

表1 岩体力学参数

2)荷载取值

根据《汽车加油加气站设计与施工规范》[4]，加油站等级为二级。依据《建筑结构荷载规范》[5]，建筑结构重量（单位面积）取值约为16KN/m2。

3.3 分析步骤

有限元模拟计算以初始地应力场（重力荷载）、隧道开挖、施加加油站建筑荷载等过程进行，根据《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）[6]在模拟开挖过程时，隧道开挖和初期支护在相应边界节点应力释放60%，施作二衬和仰拱完成后在相应边界节点应力释放40%。数值模拟分5步进行，具体见表2：

表2 模拟分析步骤

3.4 模型

为减小边界效应保证计算的准确性，模型尺寸为：隧道中线右侧取70m，左线隧道左侧取100m，竖直向上取至地表，地表至拱顶60m，地表至下边界120m。计算模型示意图如下图2所示。 整个计算模型有限元网格共有167089个单元，节点总数为101982个，有限元网格划分如图3所示。

图3隧道洞门结构有限元模型

4 结语

通过加油站工程对既有隧道影响的有限元计算结构计算可以得到如下结论:

(1)对隧道位移沉降和应力对比表分析表明，位移及各项应力均变化较大，但总的位移和各支护内力都很小。隧道处于安全状态，但是由于加油站工程的施工会对隧道产生一定影响，因此建筑基础施工时应特别重视保护岩体完整性。

(2)通过对加油站修建后的隧道结构内力计算表明，建筑物修建时对隧道结构有一定的沉降和变形影响。为了保证隧道的安全，在工程施工的影响范围内的施工过程中，要对此影响范围进行监测，并根据监测结果指导加油站施工，以实现信息化施工，从而确保许家坪隧道的运营和结构安全。

参考文献

[1] 林丽芬. 高层建筑群对其下既有隧道的影响分析.[华南理工大学工程硕士学位论文]. 广州：华南理工大学，2010,1-7

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关键词：铁路养护;预防措施

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

中图分类号：U216 文献标识码：A 文章编号：

关于铁路养护问题现在越来越突出，有的甚至影响到列车的安全和正常使用，这在列车安全运行中尤为突出。因此，如何采取措施，全面的维护、维修，一直是铁路工程技术人员急需解决的难题之一。本人依据几年来的工作经验和学到的理论知识，并结合实际的工程项目作如下阐述。

一、关于铁路养护困难的原因分析。

铁路线路是由路基、轨道组和铁路建筑物成。它是一个整体工程结构，共同发挥各自的功用，其任何组成部分的改变或损坏，都将影响整体功能。因此铁路养护最主要的问题不外乎是路基、轨道组和铁路建筑物的养护和日常线路养护修理工作安排、和线路养护组织三个方面。下面就三个方面的原因分别作出阐述：

路基、轨道组和铁路建筑物的养护困难的原因

铁路路基和轨道的质量是否稳定可靠，是列车安全高效运行的基矗，路基和轨道养护能够保证繁忙干线铁路线路的可靠性，为高速列车的安全运行提供了可靠的技术保障。此外自然灾害包括水灾、地震、泥石流、雨、雪及人为灾害，病害频发，设备老化、磨损严重，建筑物设施落后。养护工作必须切实摸清病害产生原因，掌握病害发展规律，根据病害情况结合使用要求，制定整治规划和预防措施。

（二）日常线路养护工作不到位

铁路日常养护是一个长期持久的工作，需要职工全身心的投入，通过选择性保养、强制性保养、季节性重点保养、单项重点病害整治，对轨道结构和几何不平顺以及线路病害进行有效的质量管理，使线路质量经常处于均衡良好状态．而我过铁路养护专业人才缺少，再加上养护工作安排不合理所以难免有的辖区和线路养护不到位的情况。

（三）线路养护组的原因

1．养护组织设置的原因。我国铁路工务部门的工作人员由于受计划经济体制的影响，形成了的不良习惯比较多，使得他们在提高专业素质方面进展不明显。另外，工作人员的工作条件还有待改善，这就大大降低了工作人员的热情。

2．养护组织人员的的管理和考核有待提高。我国养护组织人员庞大，管理困难，各专业工作队在信息沟通能力方面还达不到要求，相关人员还没有形成很好的协作意识，因此管理、考核有待提高。

二、铁路养护的预防措施

根据以上对铁路养护原因的分析，结合实际的情况，建议采取如下预防措施。

（一）路基、轨道组和铁路建筑物的养护的措施

1.采取相应的措施，重点预防那些可能发生不正常永久变形以及各种病害的设备，减缓设备各部件发生老化，以防出现不正常磨损情况，延长各设备的使用寿命；

2.对各设备超限的永久变形和各种病害进行消除，保持各设备状态良好；

3.周期性地修理加固、更新线路和建筑物，并根据相关的客观需要对其进行必要的改建和改造。

4.自然灾害预防措施。建立灾害预防系统，在灾害发生前和发生后由安全防灾系统发出不同的警报信号提出相应的解决措施。在经常发生自然灾害的处所或重要地段设置观测设备和观察员，利用高科技产品时时监控，确保行车安全，将损失减少到最低。

（二）线路养护修理工作安排的措施

对线路养护修理作业划分为线路经常维修、线路中修和线路大修三个方

1.经常维修：预防线路发生一切问题现象，并及时消除已经发生不良后果的作业。包括：①线路维修，主要是对线路的综合维修，经常保养和紧急补修相结合的方式。②线路巡查，包括隧道、路基和路边工作,定期的巡回检查,发现并及时排除故障，并做好力所能及的线路补修工作；③线路建筑物看守，在公路与铁道交叉路口设道口看守工，维护道通秩序，保证通过道口人员人身和财产安全，同时要定期检查和解除故障。 2.中修：对线路及附属设施的一般性磨损和损坏部分进行修理加固、更换或局部改善，以恢复道路原有技术状况的工程，从而消除铁道线路上经常维修但又不能消灭的病害的作业。其主要内容是：道碴空隙地段要及时补充道碴，恢复道床弹性和良好的排水性能，同时更换变形、损毁的轨枕和钢轨及联结零件，使线基本情况恢复到或接近原来的标准。线路中修严格按照线路设计或工作量表进行施工。 3.大修：在规定期限内对设备定期进行检修、维护，或者对已带病运行的设备进行检修维护，大修方案制定前应查阅平时的生产维修记录，即损坏和维修状况,从而消除线路上积累起来的一切不良现象，使线路质量全面恢复到原有标准或达到更高标准的作业。线路大修有两种操作方法，一是全面更新，一是部分更新。不管什么方式都要经过勘测、设计，严格按着设计施工。制定大修计划：技术方案、工期进度、施工组织、人员安排、后勤保障等等。

（三）线路养护组织设置、管理的措施

1.中国铁路在工务段设置若干养护区，负责组织和监督区内的线路经常维修工作。此外，还设置专业的钢轨检查、钢轨焊补、及路基工队或工组，在全段范围内流动作业，完成各自的工作计划。养护组织要对线路进行维修、巡查和建筑物看守工作。路基特别复杂的地区设路基工区，另外还有日常的保养、紧急补修和巡守工作。

2.逐级负责，责任到人，严格执行标准化作业和落实精细化管理，要在养护区基层内部实施以定人员、定设备、定质量、定安全、定指标、定职责为内容的“六定”管理。每月对各养护区工务组的设备保养情况、任务完成情况和安全生产情况进行检查考核，通过这种定职化管理，一方面可以使养路基层生产任务和安全职责层层落实，最终落实到了每个职工头上，从而使职工的生产和安全责任明确，责任心强。

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我们公司主要做金属屋面，一直以大型厂房、飞机场、火车站、体育馆等大型场馆建设为主要业务，2009年开始介入太阳能领域，第一个项目是京沪上海虹桥高铁枢纽站。到目前为止，该项目仍然是国内从建筑到太阳能电站由一家公司完成的最大项目。之后我们在2010年又承接了武汉新国际博览中心，该项目也是从建筑到太阳能电站一体化。

我想通过参与建设2009京沪上海虹桥高铁枢纽站的光伏项目，介绍我国太阳能电站和建筑一体化工程的实际操作，以及光伏运作的商业模式。

2009年我公司承接了上海虹桥高铁站项目，该项目的屋顶投资方是隶属于铁道部上海铁路局，屋顶太阳能电站的投资方是中国节能投资公司，该项目在当时引起了国内非常大的关注，到现在为止，我个人认为这个项目是不具备商业模式和盈利模式的。

上海虹桥高铁站的光伏项目总投资9500万元，在7万平米的屋顶上面建设号称7000千瓦的太阳能电站（实际上是只有6700千瓦），平均每瓦投资为14.25元。

屋顶的使用形式属于租用，中国节能投资向上海铁路局租借屋顶，时限为30年。起初双方协定7万平米的屋顶租金为150万/年，最后通过协商减为30万/年。因为太阳能电站，每平米要有15到25公斤荷载，为了使屋顶能够承载加盖的太阳能电站，上海铁路局又增加了800万左右的投资，以增加建筑承载能力，以目前这个价位，要收回成本需二十几年。

当时上海市政府承诺中国节能投资公司的电价为2.4元/度，太阳能电站建成后一年可以生产700万度电，如果就此运营，能够赢利丰厚。但是现在上海市政府给出的电价为1.15元/度，不足最初承诺的一半，经过我们的计算，年收益805万，其中不包含资金的使用成本。资金使用成本加上投资减去年收益，在气候不变的情况投资方需要18年收回投资，还不包括运营成本，如果算上运营、维护成本，所需时间更久。

按上述情况计算投资回报，令人灰心，光伏发电可以说完全没有前景。但近一、两年，太阳能电站组件价格大规模下降，那么在同样的基础条件下，投资大幅下降。按2012年金太阳政策的补贴，同样规模的项目，投资金额降到了5000万，下降了近50%。由于该工程是2009年的示范工程，时至今日，中国节能投资公司仍以上海虹桥高铁站为标杆工程，因为各项指示十分优异。如果享受“金太阳”政策补贴，以每瓦补贴5.5元来计算，实际投资变成了1675万，投资金额从近1亿下降到了不足2000万。即便是每年150万的租金，也可以承受。不过电价也相应变成了0.8元/度，年收益变成了560万。以此数据重新计算，加上资金成本、运营费用，整个项目只需要4年便能收回投资，而且房顶拥有者还有150万收益。如果由房顶拥有者来投资太阳能电站，4年便能收回投资成本，还能满足自己使用，收益就变得十分可观。

过去屋顶只有遮风避雨的基本功能，只有投资没有收益，通过加盖太阳能电站以后，不论是1000千瓦还是5000千瓦电站，不论享受何种补贴，都可以产生商业价值，纵然业主自己不建太阳能电站，通过转租他人的方式，令屋顶变废为宝。目前太阳能电站公布的寿命为25年，4年之后业主便能晒着太阳挣21年的钱。

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关键词：铁路施工;安全管理;对策措施

中图分类号： TU7 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）33-33-2

1 铁路施工安全管理存在的问题

1.1 不严格规范的安全生产责任制度

实际施工过程中最重要的就是安全生产，保证安全生产的基础是切实做好安全生产责任制。实际进行铁路建设施工的时候，仅仅只是具备书本上安全生产管理知识，没有在实际施工过程中进行实践。施工现场相关管理人员不能明确自身的责任和义务，缺少安全知识的实践性。

1.2 施工中不同层次管理人员不能完全展示监督的实际作用

实际施工生产的时候，从高到低的方式来划分安全管理人员的级别，可以分为四个方面，所有层次中存在的管理人员都具备不相同的监督责任和安全管理义务。实际管理监督的时候，因为出现模糊的层次监督管理，检查过程中相关人员把一般危险源当作重点进行检查，但是没有人检查特殊危险源，促使给铁路安全管理留下隐患。

1.3 现阶段铁路施工中不健全的安全指导

实际施工的时候存在指导性比较低、可行性比较低的安全技术措施。目前从实际情况来说，具备不符合情况的安全措施技术，一般情况下都是从理论层次方面来针对施工的特点和实际情况制定的技术措施，缺少一定针对性。在设计施工文件方案的时候，相关设计人员不能切实依据施工情况制定安全技术，基本上都是一些没有明显作用的摘录内容。主要就是因为存在变化多端的施工情况，很多施工设计人员没有一定责任识，也有年轻人员管理经验不足的问题，此外，还因为在实际施工中不能对危险源进行及时有效的评价。

1.4 安全防护设计方案随意更改变动

设计安全防护设备的根本作用就是保证安全施工，但是随意更改变动设计，会严重影响施工人员整体安全。此外，不少铁路局不能接受更改设计，还有的为了降低施工建设成本，把安全防护设备当作能够随意改变的工程项目，以此来达到提高建设企业利润的目的。对于安全防护设计随意更改出现的根本因素就是相关企业项目负责人以及安全管理人员没有充分的安全理念和意识，仅仅只是依据自身经验来执行管理监督制度，不能充分发挥安全管理监督的实际作用。

1.5 开放式空中作战

建筑的开放性工作占工作量的70%左右，受春夏秋冬不同气候和强烈的阳光、风、雨、雪和冰、雷电等自然条件和危害;

三是手工劳动和体力劳动多。大多数建筑业仍然是手工操作，容易使人疲劳，注意力分散，容易出错的操作，造成事故的发生;

四是一个三维交叉作业。建筑产品结构复杂，施工工期紧，必须多单位，多类型的工作相互配合，立体交叉施工，如果管理不好，连接不当，保护不严格，有可能造成相互伤害。

1.6 缺乏良好的建筑部门之间的协调

铁路建设是一个复杂而高技能的工作，尤其是那些大型建筑需要时间，人力和物力特别大，而且与施工单位也有许多类型。在施工过程中各施工单位都有联系，只要任何一个单位的问题都会影响到施工质量和施工完成后的正常。为了避免这种情况的发生，需要制定一个详细的计划，以确保施工的顺利进行。在实施过程中，各施工单位的计划要有明确的目标，负责人的监督和统一，必须肩负起自己的责任，并与其他部门进行良好的协调，确保施工的安全。

2 针对铁路工程施工安全管理中存在的问题，提出并实施了相应的对策

2.1 建筑施工安全管理意识培训

提高建筑施工安全管理意识，促进建筑施工安全管理水平的提升。虽然在建筑施工企业中的铁路工程建设的施工安全管理工作有一定的认识，但传统的施工安全管理和施工安全管理理念，使铁路工程建设在我国粗放管理的现象还很严重。此外，在市场经济环境下的施工企业将如何提高经济效益的重视，导致了企业的管理水平和管理能力的建设缓慢，在铁路工程建设引起的管理问题。为了减少和避免铁路工程施工安全管理存在的问题，现代铁路工程施工企业应转变国有企业的经营理念。通过提高建筑施工安全管理的意识，提高建筑施工企业的管理能力，进而防止铁路工程施工安全管理问题的发生。

2.2 建立完善的铁路工程施工安全管理体系

通过建筑安全管理体系的健全和完善，促进建筑施工安全管理工作有效开展预防施工安全管理的问题。在铁路建设安全管理体系建设中，要注意以下几点。首先，应根据现代铁路工程的特点和铁路工程施工安全管理中存在的问题进行评价体系。了解现代铁路工程施工安全管理要求和施工企业管理的现状，有针对性地进行建筑安全管理体系的完善和完善。同时，结合铁路工程施工企业的组织结构和项目管理结构，使建筑施工安全管理体系符合项目管理流程。并根据铁路工程建设的复杂性，对系统单位工程施工的多行长期受环境影响的建筑安全管理体系，提高建筑施工安全管理系统的相关内容。在此基础上，应注意施工安全管理制度和新的铁路建设技术施工安全管理过程中的需求，根据企业的实际情况，为铁路工程建设安全管理的关键系统，铁路的特点，为铁路工程建设安全管理的建设问题预防的基础。

2.3 大力推进隐患排查

一是现场安全管理和监督检查应该以安全生产为重，强调健各项预前检查制度以及现场控制的准备工作，不留盲区、不留死角地进行安全排查隐患整治。

二是从施工地段的危险易发地区进行重点控制，利用人、机、料、法、环等因素确立合理高效的检查周期、检查数量、关键时段检查次数，及时保证发现既处理，防止拖拉现象。

三是现场作业更应该卡控生产环节，务必从安全出发，不冒进，不贪功，制定合理措施，用新增工艺和技术克服危险施工项目，实际操作中要求职工严格执行相关的操作制度和流程，防止出现意外。

2.4 构建安全环境是铁路施工安全的必要措施

首先是干部要坚持围绕职工的需求落实自己“三不让”承诺落实力度的工作，从群众的关心点，需求点满足职工的合理诉求和需要，构建一个想之所想，急群众之所急，亲职工、爱职工的心理环境。

其次是从思想方面帮助职工创新，解放思想，从经济上对职工进行补偿，创造效益，从积极性和创造性方面引导职工，努力开拓生产建设的新思路，使得职工能有良好的生活环境。

再次是有计划、有目的地建立安全抽查考核分析制度，推行安全质量标准化，严格日常中的安全生产情况管控。注意帮助和引导干部职工在生产活动过程中多利用机会在岗位培训班中学习技能、熟悉操作，在培训中掌握安全知识、规章制度等。

总之，在铁路施工中想要保障安全必须从自我保护意识出发，提高自我保护能力，从操作角度需要规范操作，还需要职工们多用《安全规程》规范自己的行为，这样才能在相关部门的领导下克服困难做到安全生产无事故，才能在上班时放下心，才能在工作中积极向上，最终实现安全生产和健朗愉快的生活。

参 考 文 献

[1] 宋平.铁路隧道施工安全风险管理研究[D].中南大学，2009.

[2] 李宝明.加强铁路施工安全管理的对策探讨[J].铁道运输与经济，2011，06：72-75.

[3] 杨惠文.铁路建设工程施工安全风险网格化管理及应用研究[D].北京交通大学，2015.

[4] 林坚.风险预警机制在铁路施工安全管理的应用[J].中国高新技术企业，2013，05：142-145.

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关键词：MT-2型缓冲器；弹簧座；强度；有限元

中图分类号：TG162.74

近年来，中国铁路重载货运技术得到了快速发展，提速货车技术得到了全面推广应用。车钩缓冲系统是铁路机车车辆连接与起缓冲作用的重要零部件，是降低列车纵向冲动的核心部件之一。结合试验对缓冲器进行动、静态力学分析，是改善缓冲器性能，避免行车事故的重要任务[1]。本文对MT-2型缓冲器的弹簧座进行有限元结构强度分析，研究缓冲器完成缓冲作用时弹簧座的应力分布，研究结论为缓冲器的技术改造和优化设计提供有益参考。

1 MT-2型缓冲器及楔块概况

我国的缓冲器的应用和研究，从建国初期的2号、3号缓冲器开始，先后开发了MX-1型橡胶缓冲器、MT-2型、MT-3型缓冲器以及大容量弹性胶泥HM-1型缓冲器等产品。缓冲器的容量水平从早期的20kJ、35kJ、50kJ提高到了100kJ。目前，我国铁路货车上装用的缓冲器主要是2号、ST型及MT-3型、MT-2型缓冲器。

MT-2型弹簧式摩擦缓冲器由箱体、摩擦机构和弹性元件组成，摩擦机构采用两楔块、单压头带两动板的摩擦机构，弹性元件采用多组钢弹簧组合，箱体不直接参与摩擦作用，缓冲器以预压缩状态交货。MT-2缓冲器性能参数如表1所示。

表1 MT-2型缓冲器的主要技术参数

弹簧座是缓冲器摩擦机构中的重要组件，上承缓冲器摩擦系统的冲击，下接弹簧系统的缓冲，对其进行力学分析具有必要的意义。

2 弹簧座的建模

采用美国ANSYS公司开发的大型商业有限元分析软件ANSYS对弹簧座结构进行力学分析，该软件可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题，因此它广泛应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。

ANSYS中建立模型可以从低级单元到高级单元，即先建立关键点，然后由点连接成线由线围成面，再由多个面组成的封闭的面生成体。也称为从下至上的建模。另一种建模方式是从上至下建模，即直接生成体然后再根据波尔运算将体剪接成想要的模型[2]。本文基于楔块的结构特点，采用的建模方式是从下至上建模，即先建立模型的关键点，再联结成线、面，最后形成体模型。MT-2型缓冲器的弹簧座是1/4对称结构，因此对于整体模型可进行1/4结构简化，其模型如图1所示。

图1 MT-2缓冲器弹簧座模型

弹簧座的受力面作用有垂直于法向的摩擦力，因此作用面剖分为surf154面单元（图2）；弹簧座结构划分为solid95体单元（图3），体单元在受力面处ANSYS按照受力面的网格进行匹配划分，体单元划分的节点数在17万左右。

图2 弹簧座受力面网格划分

图3 弹簧座的网格划分

3 结果分析

弹簧座的材料为E级钢，弹性模量为2.0611（GPa），泊松比为0.3。弹簧座的外载荷在《铁道车辆强度设定及试验鉴定规范》中有规定，车辆最大纵向力为2500kN[3]，再根据力学分析得到弹簧座不同受力面上的载荷[4]，并施加到模型上。

弹簧座的应力云图如图4所示，最大应力发生在弹簧座与楔块的接触面上，最大值为634MPa，小于E级钢的屈服极限690MPa，满足强度设计要求。

图4 最大纵向力条件下弹簧座应力分布

4 结论

有限元分析软件ANSYS的应用，使复杂的机构模型得以力学求解。本文以有限元分析理论为基础，利用ANSYS软件建立了MT-2型弹簧摩擦式缓冲器弹簧座的有限元模型，并进行力学分析，对缓冲器的强度做出评价。在缓冲器承受调车作业等强冲击工况时，整车发生最大的纵向冲击力，此时弹簧座最大应力为634MPa，发生在弹簧座与楔块接触面位置，略小于E级钢的屈服极限690MPa，满足强度设计要求。以上研究结果为弹簧座以及MT-2型缓冲器的改进和更新设计提供强度数据参考。

参考文献：

[l]孙竹生，孙翔.组合列车断钩原因的列车动力学分析[J].西南交通大学报，1987，4：1-2.

[2]王庆五.ANSYS 10.0机械设计高级应用实例[M].机械工业出版社.

[3]严隽耄，傅茂海.车辆工程（第三版）[M].北京：中国铁道出版社，2008.

[4]李国军.HM-1型缓冲器弹簧座结构强度分析[D].大连：大连交通大学学士学位论文，2010.

作者简介：张军（1979-），男，辽宁省盖州市人，讲师，博士，研究方向：力学。

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关键词：盾构；穿越；临近建筑物；加固控制

中图分类号：G267 文章标识码：A文章编号：

随着人口的迅速增长，以及城市经济的集中发展，土地资源紧缺成为了城市发展的一大难题。因此，充分利用地下空间，成为的我国一线发展城市的建设重点之一。盾构隧道挖掘机，简称盾构，是一种专门用于隧道掘进的工程机械，具有测量导向，开挖切削土体，拼装隧道衬砌，输送土碴等功能，可以减少因施工而导致地面的沉降，降低对地面建筑的影响，而且受到施工场地限制小。所以，盾构法已成为了我国地铁建设的主要施工方法。本文以广州六号线的大坦沙―黄沙站为例，探讨盾构穿越临近建筑物施工中的加固控制措施。

一、工程概况

广州市地铁六号线，全长31.3千米，西起金沙洲，然后向东南穿过荔湾、越秀、东山等区域，再折向东北到达天河区，整体走向呈“U”型。其中，大坦沙―黄沙站是使用盾构法为主要施工方法的路段之一。 该路段地面分布着众多的道路、高架桥以及民用建筑，例如珠江、广茂铁路、广佛高架桥、双桥公园办公楼、广州市一中人行天桥、大坦沙岛电力铁塔、海角红楼等等。当中，广佛高架桥的桩基主要位于隧道下行线的第250环～450环之间，河床处覆土16米。而海角红楼大约距隧道平面7米位置。为了尽量减少施工对这些地面建筑的影响，并顺利通过水面对为减少对其影响，施工单位主要采用的是盾构的方法进行施工。

二、工法概要

采用盾构法在地下扩挖地铁车站就是在两条已经建成的相邻盾构隧道之间，相向分别暗埋开挖，让两条隧道贯通，暗挖空间要达到方案预先设定的规模，这样就可以达到在隧道中建设车站的目的。施工原理是：首先在需要建立车站的地方挖一个盾构施工工作井，大小按照施工地的实际情况来决定。接着按方案完成两条相邻隧道的开挖。之后，在工作井内准备隧道扩挖，例如在扩挖空间建立管棚支护，在隧道内建临时支撑，改良隧道周边不适合施工的土体等等。最后，从隧道内进行相对暗挖施工，完成结构的基本构筑。

三、具体加固控制措施

(1)结构加固技术

首先，地面跟踪注浆加固。为了避免临近的建筑物受到工程的影响而变形，当盾构穿过建筑物的时候，应当要采取相应的结构加固措施，如基础加固、地基改良或者隔断防护等。施工单位在进行结构加固之前，先要考虑到施工的实际环境，包括施工的经济性、安全性、施工工期、重难点以及现场环境等，另外，还要结合国内外的施工经验，选择最恰当的结构加固方案。在本施工工程中，盾构需要穿过海角红楼以及双桥公园，广州地铁施工方主要采用的是地面跟踪注浆法来对建筑物进行加固。第一，钻孔设计。根据大坦沙至黄沙一段的实际地势情况，设计钻孔的位置、深度、斜度和排水等。第二，确定注浆次数和顺序。一般来说，需要进行两次注浆，首先是注浆，这是第一道屏障，其作用是防止第二次注浆时浆液流失。接下来就是第二次注浆了，即地基加固注浆。在注浆之前，在现有的桩基旁边安置两排劈裂注浆孔，每个注浆孔相隔一米左右，孔深约4米，内围孔深约2米。注浆量按照现场的实际数据来决定，通常是每米注浆200升。第三，浆液要求。要保证工程的质量，注浆浆液配合比例一定要严格控制，粘度要恰当，通常来说，水玻璃、水、水泥的配合比例是0.03：0.5：1。这样浆液才能在规定的时间内凝固，土体的加固作用才能有效体现出来。第四，注浆时间和压力。注浆的效果关键是要看注浆的时间和压力。当填充注浆时，初始压力是0.01-0.05MPa左右,注浆结束后，压力约为0.2-0.4MPa，在注浆完毕后要加入速凝剂，尽量在1到3小时之内让浆液凝固。

其次，改良施工土体。由于大坦沙―黄沙路段下行线第250-450环的300多米路段主要是砂性土地区，其中286环-436环更是全断面的砂性土层。由于砂性土的孔隙比、渗透系数越大，其不均匀的系数就会越小，土壤容易液化，那地面的稳定性和安全性就会受到威胁。尤其是该路段还是广佛高架桥桩基的分布路段，危险性就更大。因此，必须要采取相应的加固措施。可以通过加泡沫剂的方法来改良施工地段土体，确保桥面和地表的安全性和稳定性。泡沫剂的注入装置见下图：

之所以采用加泡沫剂改良土体的方法来进行加固控制，主要有三点原因：一，泡沫剂中的气泡具有填充及的作用，可以把压力舱中渣土的流动性提高，同时减少砂性土的内摩擦角，从而避免压力舱堵塞、渣土结饼等情况出现。这样盾构在使用过程中的推理就减少了，有利于提高施工的速度，并延长盾构的使用年限。二，气泡可以把渣土中的孔隙都填充满，从而减少渣土渗透，这样就可以预防喷涌了。而且气泡具有收缩作用，工作面的变动比较小，只需要恰当地配置好，就可以让工作面维持在动态的平衡状态，这样盾构在进行施工的过程中对地面建筑的影响就可以降到最低程度。三，砂土在加入泡沫剂之后，性质会受到一定程度的改变，形成“塑性流动状态”，变形性好，稠度软，内摩擦角变小，渗透度也得到了改变。这样，砂性土层常见的施工技术难题如喷涌、开挖面失稳等就可以得到有效的解决了。

当然，泡沫剂并不是随便注入的，在土仓压力、刀盘转速、总推力、推进速度、泡沫用量等方面都有严格控制。具体参数见下表：

表一广佛高架桥加注泡沫各技术参数

（2）控制盾构推进参数。

盾构推进参数包括盾构推进的速度、正面土仓压力、出土量以及推进姿态等。如果在施工过程中，不注意相关参数的控制，就有可能导致地面变形，建筑物下沉，对地面建筑物形成巨大的干扰。

首先，控制盾构推进速度。当盾构在穿越建筑物的时候，如果不控制速度，就会出现过度挤压，从而导致内外土仓的压力产生差异，对土层造成一定的干扰，大压力超出一定范围，就会对桥桩基形成威胁。所以，本工程中，当盾构穿越广佛高架桥进行施工的时候，盾构的推进速度是每分钟3cm左右。故此，盾构在推进过程中所形成的应力就全部得到释放了，有效降低了盾构推进过程中对土体的破坏程度，同时也避免了对桩基下土地的过度干扰。

其次，控制盾构正面土仓压力。盾构在穿过建筑物的过程中，要把切口土的压力控制在有效范围之内，从而让盾构可以很好地进行正面沉降，在推进过程中，控制梯度压力，以尽量降低土仓压力的扰动，这样就可以达到盾构匀速平衡施工的目的，此时，盾构推进对地面的影响也就降到了最低程度。

第三，控制出土量。出土量对土仓压力的稳定有直接的影响。由于本路段的开挖断面以砂土层为主，其中还有一部分是全断面的砂土层。因此，施工的出土量要严格控制，与进尺量保持均衡，一般来说，每次出土的出土量和车斗的上沿基本平行。用相关公式把出土的松散系数计算出来，让每环的出土量都在计算值范围允许范围内。另外，除了控制出土量之外，还要收集每环土质样本，进行地质水文分析，一旦发现开挖段面地质与之前的探测结果不一样时，要立刻商讨，转变施工方法。

第四，控制盾构姿态。盾构在推进到建筑物之前，要先调整好姿态，以最佳的状态进行推进。在穿越建筑物的过程中，再次检测控制网、隧道内和井下的各个测量控制点，在确保一切正常后，盾构机械依据测量数据，调整到最佳姿态，进行推进，轴线误差不能超过10mm,尽量小幅度，匀速地施工，而且施工时间越短，其对地面建筑的影响就越小。盾构在穿越广佛高架桥时的盾构姿态如下图：

（3）沉降控制

首先，设置沉降控制监测点。把工程附近的建筑物作为重点监测对象，对监测对象的结构、基础形式、距离工程远近、对工程的重要性等方面进行综合考量，设定沉降控制监测点。如双桥公园办公楼、大坦沙电力铁塔等，都是容易出现倾斜或裂缝的建筑，盾构的施工必然会对其产生巨大的影响，因此，这几个地方是沉降监测的重点，要设置两个以上的监测点，对倾斜和位移进行准确的测量，这样才能保证建筑的安全和稳定。另外，广佛高架桥是连接广州和佛山的重点交通路段，交通繁忙，容易出现路面沉降的情况，因此也是监测的重点。广州地铁施工单位在隧道的垂直轴线上，设置了两排横向的监测点，每隔5米就有1个沉降点。这样的布置，可以在施工过程中随时反馈监测结果，及时进行调整，有效避免了盾构施工导致地面沉降的情况出现。

其次，控制监测频率。在盾构开挖施工的前期，每天需要观察2-3次，为确保数据的准确、无误，以3次观察的平均值作为初始值。当盾构完成穿越后，对建筑物的影响逐渐减少，建筑物的变形渐趋稳定，此时可以适当减少监测次数，可以一天监测一次。在穿越完成7天后，地面的变形就基本稳定了，可以停止监测。另外，海角红楼等重点建筑物要加设警报装置或自动记录仪，对地面建筑物的变形进行随时的监测和控制，避免安全事故发生。

第三，广佛高架桥沉降监测结果。下图是盾构穿越广佛高架桥时一周的地面沉降监测数据：

根据上图可知，盾构穿越广佛高架桥的一周内，地面沉降量基本控制在-30mm至+10mm之间。随着盾构的推进以及盾尾的注浆，在盾构切口还没有到达监测点的时候，一些监测点就已经隆起了。当盾尾全部通过监测点时，各点的沉降就回落，并逐渐缓和。由此可以得知，后期补压浆，可以有效控制各个监测点的后期沉降，将其控制在可允许的变动范围之内，确保建筑物的稳定。

第四，信息化的控制管理。盾构推进穿越过程中，影响因素多，而且复杂，一定控制不及时，不仅会使地面建筑产生巨大的变形，而且还有可能埋下安全隐患，出现安全事故。因此，在此过程中，施工人员需要时刻监测，观察结构变形情况，这就需要借助先进的信息化技术了。用先进的计算机技术以及通信技术，准确监测建筑物情况，并把数据及时传送到中央控制室，中央控制室再根据具体情况，及时做出判断，下达命令，调整相关参数，保证盾构穿越过程顺利进行。

四、结束语

终上所述，广州六号线大坦沙站―黄沙站的盾构施工之所以能够顺利、成功地完成，主要原因有：施工前，详细调查工程沿线经过的建筑物，经过现场勘察后，共同商讨，根据施工地的实际情况，采取最佳的施工方案；施工过程中，严格监测和控制各种数据，把沉降控制在允许范围之内，其中，重点是控制后期沉降以及差异沉降；施工后，继续监测，本工程中所涉及的重点保护建筑，其监测时间都在一周以上，并根据数据及时调整，保证建筑物安全与稳定。

参考文献：

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【关键词】结构转换层 高层建筑 结构设计 高层建筑设计 转换层设计

中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：

一．引言

随着我国现代高层建筑高度的不断增加，建筑的功能也日趋复杂，在高层建筑竖向立面上的造型也呈现多样化。在某些建筑结构中，通常会要求上部的框架柱或是剪力墙不落地，在建筑结构中需要设置较大的横梁和桁架来作为支撑，甚至有时要改变竖向的承重体系，此时就要求设置转换构件，将上部和下部两种不同的竖向结构进行过度和转换，通常这种转换构件占据约为一至二层，这种转换构件即为转换层。结构转换层在很大程度上改变了建筑的结构体系，在进行设计时要慎重考虑。

二.转换层结构施工特点

由于高层建筑结构下部楼层受力很大,上部楼层受力较小,正常的结构布置应是下部刚度大、墙体多、柱网密,而到上部则逐渐减少墙体及柱的布置,以扩大柱网。这样,结构的正常布置与建筑功能对空间的要求正好相反。因此,为了适应建筑功能的变化,就必须在结构转换的楼层设置水平转换构件,部分竖向构件在转换层处被打断,使竖向力的传递被迫发生转折,而转换层就是实现转折功能的大型水平构件。转换层的结构形式一般有以下几种构成：箱式转换、梁式转换、空腹桁架式转换、桁架式转换、板式转换和斜撑式转换等。 带转换层的高层建筑是一受力复杂、不利抗震的结构体系,该结构及其支撑系统有自身的特点。众多高层建筑采用梁式转换层进行结构转换,这主要是由于:

1.转换层设计带转换层的多高层建筑,转换层的下部楼层由于设置大空间的要求,其刚度会产生突变,一般比转换层上部楼层的刚度小,设计时应采取措施减少转换层上、下楼层结构抗侧刚度及承载力的变化,以保证满足抗风、抗震设计的要求。转换构件为重要传力部位,应保证转换构件的安全性。2.8度抗震设计时除考虑竖向荷载、风荷载或水平地震作用外。还应考虑竖向地震作用的影响,转换构件的竖向地震作用,可采用反应谱方法或动力时程分析方法计算;作为近似考虑,也可将转换构件在重力荷载标准值作用下的内力乘以增大系数1.1。

2.经济指标

从抗剪和抗冲切的角度考虑,转换板的厚度往往很大。一般可2.0m~2.8m 。这样的厚板一方面重量很大,增大了对下部垂直构件的承载力设计要求,另一方面本层的混凝土用量也很大。

转换梁常用截面高度为1.6~4.0m,只有在跨度较小以及承托的层数较少时才转换梁常用截面高度0.9~1.4m,而跨度较大且承托较大且承托的层数较多时,或构件条件特殊时才采用较大的截面高度4.0~8.2m 。

3.抗震性能

由于厚板集中了很大的刚度和质量,在地震作用下,地震反应强烈。不仅板本身受力很大,而且由于沿竖向刚度突然变化,相邻上、下层受到很大的作用力,容易发生震害。以往的模型振动台试验研究表明,厚板的上、下相邻层结构出现明显裂缝和混凝土剥落。另外,试验还表明,在竖向荷载和地震力共同作用下,板不仅发生冲切破坏,而且可能产生剪切破坏,板内必须三向配筋。

4.转换层结构的基本功能

从结构角度看，转换层结构的功能主要有：

(1)上、下层结构形式的转换

这种转换层广泛用于剪力墙结构和框架--剪力墙结构，将上部的剪力墙转换为下部的框架。

(2)上、下层结构轴网的转换

转换层上下结构形式没有改变，但通过转换层使下层柱的柱距扩大，形成大柱网，这种形式常用于外框筒的下层以形成较大的入口。

(3)下、下层结构形式和结构轴网同时转换

上部楼层剪力墙结构通过转换层改变为下部框架结构的同时，下部柱网轴线与上部剪力墙的轴线错开，形成下、下结构不对齐的布置。

5.转换层结构设计方法存在的问题

目前在多、高层建筑中，绝大多数的开发商都会要求建筑物具有完备的建筑功能，建筑师在建筑设计中也往往首先想到采用结构转换层来完成上、下层建筑物功能的转换。但一些结构设计人员在实际进行转换层设计时显得无从下手，没有可操作、可遵循的设计思路、设计原则来进行结构设计。造成这种现象的主要原因是当前转换层设计没有相关的可遵循的设计准则，使设计人员难以进行结构选型、截面确定、计算模型确定、计算方法确定，计算结果应用以及配筋方法的实施等一系列结构设计步骤。这种现状与我国当前高层建筑的迅猛发展足不适应的。转换结构层具有与一般结构层相比结构重量大、结构层刚度大、几何尺寸超大、受力复杂等特点。这样的尺寸和重量意味着转换结构组成了建筑物的主要构件。它们设计的是否合理、安全、经济对整个结构的安全性、结构造价、施工费用等有着重要影响。现有的转换层设计方法，主要是针对形式简单、受力相对简单的转换梁，对于受力复杂的转换梁还没有深入研究。即便是对于形式简单的转换梁，其受力性能也没有完全清楚，而往往是互相混淆，设计概念小明确，设计原则不准确。

三. 带结构转换层的高层建筑结构设计

1. 带转换层的高层建筑结构设计原则

高层建筑中转换层的设置造成建筑物竖向刚度的突变，地震作用时在转换层上下容易形成薄弱环节，对结构抗震不利，故转换层结构在设计时应遵循以下原则：

（1）为防止沿竖向刚度变化过于悬殊形成薄弱层，设计中应考虑使上、下层刚度比γ≤2，尽量接近1。这样才能保证结构竖向刚度的变化不至于太大，使上柱有良好的抗侧力性能，减少竖向刚度变化，有利于结构整体受力。

（2）尽可能减少需结构转换的竖向构件，直接落地的竖向构件越多，转换结构越少，转换层造成的刚度突变就越小，对结构抗震更有利。

（3）设计中应保证转换层有足够的刚度，一般应使梁高度不小于跨度的1/6，才能保证内力在转换层及其下部构件中分配合理，转换梁、剪力墙柱有良好的受力性能，能较好的起到结构转换作用。

（4）必须控制框支剪力墙与落地剪力墙的比例，当剪力墙较多且考虑抗震时，横向落地剪力墙数目与横向墙总数之比不宜少于50%，非抗震时不宜少于30%。

（5）转换层以上的剪力墙和柱子应尽量对称布置，梁上立柱应尽量设在转换梁跨中，以免转换梁变形时，在梁上立柱的柱脚处产生较大转角，带动立柱柱脚产生较大变形，引起柱的弯曲及剪切，使立柱产生很大的内力而超筋。

（6）转换层结构在高层建筑竖向的位置宜低不宜高。转换层位置较高时，易使框支剪力墙结构在转换层附近的刚度、内力和传力途径发生突变，并易形成薄弱层，对抗震设计不利，其抗震设计概念与底层框支剪力墙结构有较大差异。当必须采用高位转换时，应控制转换层下部框支结构的等效刚度，即考虑弯曲、剪切和轴向变形的综合刚度，这对于减少转换层附近的层间位移角及内力突变是十分必要的，效果也很显著。另外，对落地剪力墙间距的限制应比底层框支剪力墙结构更严一些。对平面为长矩形的建筑，落地剪力墙的数目应多于全部横向剪力墙数目的一半。

2.转换层的应用

（1）梁式转换层

作为目前高层建筑结构转换层中应用最广的结构形式，它具有传力直接明确及传力途径清晰，同时受力性能好、工作可靠、构造简单、计算简便、造价较低及施工方便等优点。转换梁不宜开洞，若必须开洞则洞口宜位于梁中和轴附近。转换梁有托柱与托墙两种形式，其截面设计有4种方法，即普通梁截面设计法、偏心受拉构件截面设计法、深梁截面设计法和应力截面设计法。转换梁的截面尺寸一般由剪压比（mv=Vmax/febh0）计算确定，应具有合适的配箍率，以防发生脆性破坏，其截面高度在抗震和非抗震设计时应分别小于计算跨度的16和18。（2）厚板转换层 当转换层上、下柱网轴线错开较多而难以用梁直接承托时，可采用厚板转换层，但厚板的巨大荷载会集中作用于建筑物中部，振动性能复杂，且该层刚度很大、下层刚度相对较小，容易产生底部变形集中，其传力途径十分复杂，是一种对抗震十分不利的复杂结构体系，应进行整体内力分析、动力时程分析及板的内力分析等。厚板的厚度可由抗弯、抗剪、抗冲切计算确定；可局部做成薄板，厚薄交界处可加腋或局部做成夹心板，一般厚度可取2.0～2.8m，约为柱距的1/3～1/5。厚板应沿其主应力方向设置暗梁，一般可在下部柱墙连线处设置。转换层厚板上、下一层的楼板应适当加强，楼板厚度不宜小于150mm。

(3）箱式转换层

当需要从上层向更大跨度的下层进行转换时，若采用梁式或板式转换层已不能解决问题，这种情况下，可以采用箱式转换层。

它很像箱形基础，也可看成是由上、下层较厚的楼板与单向托梁、双向托梁共同组成，具有很大的整体空间刚度，能够胜任较大跨度、较大空间、较大荷载的转换。

(4)桁架式转换层

这种形式的转换层受力合理明确，构造简单，自重较轻，材料节省，能适应较大跨度的转换，虽比箱式转换层的整体空间刚度相对较小，但比箱式转换层少占空间。

(5)空腹桁架式转换层

这种形式的转换层与桁架式转换层的优点相似，但空腹桁架式转换层的杆系都是水平、垂直的，而桁架式转换层则具有斜撑竿。空腹桁架式转换层在室内空间上比桁架式转换层好，比箱式转换层更好。

四．结束语

高层建筑的迅速发展，从以往的简单体型和功能单一的时代开始走向体型复杂，建筑的功能呈现多样化发展。在高层结构设计中，带转换层结构设计不能简单设置成“承上启下”，而要在实际结构上实现上部结构和下部结构的过度和转换。

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论文摘要：现代土木工程不断地为人类社会创造崭新的物质环境，成为人类社会现代文明的重要组成部分。本文论述了土木工程的涵义、现状及未来的发展趋势。

引言

纵观人类文明史，土木工程建设在和自然斗争中不断地前进和发展。在我国的现代化建设中，土木工程业越来越成为国民经济发展的支柱产业。同时，随着社会和科技的发展，建筑物的规模、功能、造型和相应的建筑技术越来越大型化、复杂化和多样化，所采用的新材料、新设备、新的结构技术和施工技术日新月异，节能技术、信息控制技术、生态技术等日益与建筑相结合，建筑业和建筑物本身正在成为许多新技术的复合载体。而超高层和超大跨度建筑、特大跨度桥梁及作为大型复杂结构核心的现代结构技术则成为代表一个国家建筑科学技术发展水平的重要标志。所有这一切都说明在土木工程中越来越体现了技术与创新的作用，谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势。谁就能在知识经济时代开创土木工程学科的新纪元。

一、土木工程的涵义

土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方面去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施，如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。经过多年的发展，目前土木工程的实践和研究己取得显著成就，无论是结构的力学分析，还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段，都有了非常大的突破；特别是近若干年，在高层、大跨结构和钢结构方面成绩尤其惊人。但展望未来，土木工程领域中仍然有许多课题需要我们进一步探讨。

二、土木工程的发展现状

我国的土木工程建设从20世纪50年代起一直没有停过，且发展很快，尤其在近年来，发展极为迅猛，几乎整个中国成了一个大的建设工地。新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现，新结构、新材料、新技术大力研究、开发和应用。发展之快，数量之巨，令世界各国惊叹不已。

截止2000年底，我国铁路运营路程已达6．78万公里，居世界第4位，亚洲之首。铁路朝着城市轻轨和地铁两方而发展。同时，我国也在积极建造高速铁路，武汉至广州的高速铁路运营时间仅需4小时。此外，磁悬浮列车也在发展。桥梁工程也取得了惊人的成就，伴随着桥梁类型的不断翻新，主跨跨度一再突破。杨浦大桥、南浦大桥、芜湖长江大桥、南京长江二桥等大跨桥梁的建成都标志着我国的大跨结构达到了一个新的水平，己跨入世界水平先进行列。目前，我国己建成千米以上大桥3座、800m以上大桥8座、600m以上大桥15座、400m以上大桥40座，重庆万县单孔跨度达420m的钢筋混凝上拱桥更引起世界同行的莫大兴趣。在水利建设方面，50年间全国兴建大中小水库8．6万座，水库总蓄水量4580亿立方米。建设和整修大江大河堤防25万公里，目前防洪工程发挥的经济效益达7000多亿元。在大坝建设方面，我国先后建成了青海龙羊峡大坝、贵州鸟江渡大坝、四川二滩大坝等水利工程。

三、土木工程的发展趋势

（一）高性能材料的发展

钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N／mm2以上的钢材列人了规范；如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其它复合材料也将向着轻质、高强、良好的韧性和工作性方面发展。

（二）计算机应用

随着计算机的应用普及和结构计算理论日益完善，计算结果将更能反映实际情况，从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全。人们将会设计出更为优化的方案进行土木工程建设，以缩短工期、提高经济效益。

（三）环境工程

环境问题特别是气候变异的影响将越来越受到重视，土木工程与环境工程融为一体。城市综合症、海水上升、水污染、沙漠化等问题与人类的生存发展密切相关，又无一不与土木工程有关。较大工程建成后对环境的影响乃至建设过程中的振动、噪声等都将成为土木工程师必须考虑的问题。

（四）建筑工业化

建筑长期以来停留在以手工操作为主的小生产方式上。解放后大规模的经济建设推动了建筑业机械化的进程，特别是在重点工程建设和大城市中有一定程度的发展，但是总的来说落后于其他工业部门，所以建筑业的工业化是我国建筑业发展的必然趋势。要正确理解建筑产品标准化和多样化的关系，尽量实现标准化生产；要建立适应社会化大生产方式的科学管理体制，采用专业化、联合化、区域化的施工组织形式，同时还要不断推进新材料、新工艺的使用。

（五）空间站、海底建筑、地下建筑

早在1984年，美籍华裔林铜柱博士就提出了一个大胆的设想，即在月球上利用它上面的岩石生产水泥并预制混凝土构件来组装太空试验站。这也表明土木工程的活动场所在不久的将来可能超出地球的范围。随着地上空间的减少，人类把注意力也越来越多地转移到地下空间，21世纪的土木工程将包括海底的世界。实际上东京地铁已达地下三层：除在青函海底隧道的中部设置了车站外，还建设了博物馆。

（六）结构形式

计算理论和计算手段的进步以及新材料新工艺的出现，为结构形式的革新提供了有利条件。空间结构将得到更广泛的应用，不同受力形式的结构融为一体，结构形式将更趋于合理和安全。

（七）新能源和能源多极化

能源问题是当前世界各国极为关注的问题，寻找新的替代能源和能源多极化的要求是21世纪人类必须解决的重大课题。这也对土木工程提出了新的要求，应当予以足够的重视。

此外，由于我国是一个发展中国家，经济还不发达，基础设施还远远不能满足人民生活和国民经济可持续发展的要求，所以在基本建设方面还有许多工作要做。并且在土木工程的各项专业活动中，都应考虑可持续发展。这些专业活动包括：建筑物、公路、铁路、桥梁、机场等工程的建设，海洋、水、能源的利用以及废弃物的处理等。

参考文献：

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