铁道建筑技术论文范文

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0引言

 

从18世纪60年代英国第一次工业革命开始，工业生产方式和工业成果就深刻的改变着人类社会的发展进程，伴随科技对生产方式的根本性调整，越来越多的工业设施、工业设备被淘汰，工业闲置空间成为城市建设面临的问题，工业废弃的产生伴随着昔日繁华的老牌工业区的没落，同时会产生一系列的连锁反应，包括工厂倒闭等经济问题、失业率上升等社会问题、城市人口外迁等城市问题、税收减少等政治问题、工业污染等环境问题，如何处理大量的工业废弃成为全球各国面临的一个综合性难题。尤其在二战后，工业变革日新月异，工业废弃的产生以几何体增加，在处理这些工业废弃的过程中各国也在不断积累经验。对工业废弃的处理经历了一个观念转变的过程：销毁、销毁重建、回收再利用、综合性开发，在这个过程中，人们渐渐认识到工业废弃物是人类社会自身历史的见证，工业建设过程中的成果与遗存属于人类历史遗产的一部分，工业遗产的概念由此而来。

 

1工业遗产研究成果概述

 

工业遗产的理论依据是工业考古学，是一门包括调查、考察、记载保护工业遗迹的学科，目的在于从社会史和技术史的角度评价这些遗迹的意义。20世纪70年代美国和日本学者相继引入工业考古学的概念，并对本国工业遗产展开研究。我国对工业遗产的研究开始于21世纪，2006年国家文物局主办的中国工业遗产论坛通过了《无锡建议》，标志着中国工业遗产的保护、管理与研究进入了一个新阶段。

 

伴随着工业考古学半个世纪的发展，工业遗产的实践也在不断推进，相关的学术机构、行业协会、国际组织纷纷成立，国际工业遗产保护委员会(TICCIH)于2003年通过并提交给国际古迹遗址理事会(ICOMOS)的《下塔吉尔》，明确了工业遗产的定义、内涵、工作原则与技术方式和形态分类，成为目前各国工业遗产保护与再利用的指导性章程。工业遗产被定义为：那些在历史、技术、社会、建筑或科学方面有价值的工业文化遗存组成。它们由建筑物、机械、车间、制造场、工厂、矿场及相关的加工提炼场所、仓库、店铺、能源生产和传输设施、交通设施所组成，与工业相关联的社会活动场所，如住宅、宗教礼拜地和教育机构都包含在工业遗产范畴之内。

 

对工业遗产保护再开发的实践，主要以四种模式为主：工业博物馆保护模式、景观公园改造模式、艺术创意介入模式和综合开发模式。

 

工业博物馆保护模式是指将该工业遗产所在建筑、厂区等，再造为同一主题的博物馆或美术馆，或者把工业区连同周围的自然环境，建成生态博物馆，原工业设备、机器、工具等制品就地展示，如意大利罗马的蒙特马尔蒂尼中心博物馆、巴黎的奥塞美术馆。

 

景观公园模式，指利用原工业遗产与城市记忆的链接，保留一定的原有工业设施，在原工业遗产所在地的基础上进行合理的整理规划，建立城市公园。

 

艺术创意介入模式，指利用工业遗产原有的特殊美感和空间特色，如工业设施的历史斑驳痕迹或工厂建筑宽敞高大的厂房仓库，把工业遗产改造成为艺术空间，北京798艺术区就是利用大型厂房的包豪斯建筑风格，重新注入艺术功能。

 

综合开发模式，往往在一个区域工业遗产的保护再利用中出现，如德国鲁尔区的“工业遗产旅游之路”的策划，把没落的德国鲁尔区改造成为一个区域性的旅游目的地，其中包括亨利钢铁厂露天博物馆、北杜伊斯堡景观公园、奥伯豪森中心购物区，区域内的废旧铁路和旧火车车皮成为社区儿童艺术学校的表演场地，焦炭厂被改造成餐厅、儿童游泳池。在工业遗产的实际改造中，往往采用综合开发模式，涵盖工业博物馆、景观公园、艺术创意介入等模式。

 

短短50年间，工业遗产的保护与再利用经历了一个从无到有，从粗放到精细的过程，在这个过程中，与工业遗产相关的法律、制度、组织、学科渐渐建立起来。对工业遗产的观念也在不断变化，最开始的时候各个国家和地区的实践目标都是为了解决问题，随着经验的积累和观念的转变，工业遗产改造的重点变为对遗产的保护和对历史记忆的保留。

 

2台湾地区工业遗产研究概述

 

工业遗产，台湾常使用的说法是“产业文化资产”，强调其所具有的价值涵义。台湾地区大多数工业遗产形成于日治时期，日本占领中国台湾的50年中，实行“工业日本，农业台湾”政策，把台湾作为日本的物资补给地，大量搜刮台湾的盐、铁、糖、粮，并由此兴建配套的铁路运输系统。日本退出台湾岛之后，给台湾留下了大量的工业遗存，主要以大型厂房、工业设备、铁路为主。20世纪后期，由于受到国际经济影响、岛内产业结构的更迭和转型，工业遗存遭到闲置或废弃。

 

台湾地区开展工业遗产保护起步较早，1981年行政院文化建设委员会成立，1982文化建设委员会公布施行《文化资产保存法》，正式开启台湾的文化资产保护。1998年，台湾“行政院”成立文化资产委员会，确定工业遗产的内容、分类、范围，利用工业考古学的方法建立工业遗产调查操作手册。

 

在工业遗产评估和调查的基础上，文建会开展了三个计划：1998年闲置空间再利用计划、2002年台湾世界遗产潜力点计划、2002年产业性文化资产保存计划。

 

闲置空间再利用计划具体指向铁道艺术网络及五大创意文化园区。台湾铁道艺术网络计划是指把闲置的铁道仓库作为艺术家的工作坊和艺术展演场所重新规划，具体包括台中20号仓库、嘉义铁道艺术村、枋寮F3艺文特区、新竹铁道艺术村、台东铁道艺术村、花莲铁道文化园区。五大创意文化园区是指，2002年，台湾文建会推动的“文化创意产业发展计划”，在全台范围内选择了四个闲置酒厂和一个仓库，具体指华山1914文化创意产业园区、台中文化创意产业园区、嘉义文化创意产业园区、花莲文化创意产业园区和台南文化创意产业园区，产业遗产再利用为创意文化园区，强调的是艺术创作与商业机制的连接。

 

台湾早期的工业遗产保护是出于环境整治和日常维护需要，并且以观光商业利益为重，忽视工业遗产本身的社会文化功能、历史文化价值。2000年之后，台湾文化建设委员会开始推行一系列文化资产“再利用”主题活动，特别是1999年台湾9·21大地震之后，大量古迹和历史建筑受到很大的破坏，工业遗产再次受到重视。

 

笔者在台湾学习期间，重点考察研究台湾文化创意产业的理论与实践成果，走过台湾知名与不知名的很多文化创意站点之后，发现台湾的工业遗产有两个突出特点，第一，文化创意产业多是从工业遗产出发，缘于台湾历史古迹的缺乏和工业结构转型过程中产生的大量工业遗存;第二，台湾铁路的记忆贯穿整个台湾当代社会，工业遗产中的大部分资产或直接或间接都会与台湾铁路产生联系，“台湾铁道艺术网络计划”、“阿里山窄轨铁道”、“盐铁专线”、“台铁便当”等，从火车站、铁路线路、铁路仓库、铁路制造厂、铁路餐饮服务等等，台湾地区都把其纳入文化资产，并进行主题开发、品牌管理，台湾铁路不仅从交通地理上串联全台湾空间结构，还从文化记忆上搭建台湾的时间意象。所以对台湾铁道文化的研究就拥有了，了解当代台湾文化的意义。

 

3台湾地区铁道文化再生历程概述

 

台湾铁路，自1837年刘铭传建立第一条铁轨以来，已经有180年的历史，期间承载客运货运，对台湾经济发展和大众交通做出了重要的贡献，然而20世纪末，台湾地区社会结构的改变、大众运输系统的进步，都让百年台铁原有的功能逐渐被替代，2005年台湾高铁运行之后，台铁的实用功能锐减，多条支线凋零直至废弃。

 

对于包含台湾记忆的台湾铁路，台湾地区没有选择粗放式的销毁或丢弃，而是在多方势力介入台铁的留存与保护研究之后，最终确认借由台铁原有的功能与条件打造文化艺术观光路线，让台铁的功能延续，生命力拓展。

 

3.1大陆对台湾铁道文化研究综述

 

大陆地区对台湾工业遗产和台湾铁道文化再利用的研究早已有之，多零散见于建筑、城市景观、工业遗产、旅游开发类的论文期刊。如石颖川的硕士学位论文《对城市工业遗产的人类学思考——西直门火车站的变迁与历史记忆》(2010年)从社会学角度讨论铁道再利用的必要性;林双毅的硕士论文《城市铁路废弃地景观更新设计研究》(2013年)中提到台湾铁道文化开发。还有一部分论文以某一个铁道艺术村为案例，从一个角度讨论研究，如范丽的硕士论文《旅游开发与既有建筑再利用研究》(2013年)，从改造的背景、策略、使用评价角度研究“台东铁道艺术村”;樊丽媚的硕士论文《台湾工业遗产的保护与再利用研究》(2013年)通过对台湾的工业遗产现状进行普查、分析和总结，提到台湾铁道艺术网络计划，并从建筑类型和改造类型分析“台中20号仓库”和“嘉义铁道艺术村”;王蕾霰、周波在论文《台湾产业遗产保存与再利用实践研究》(2015年)中详细讨论台湾对工业遗产再利用的认识和实践，以“台东铁道艺术村”为例，论述台湾铁道艺术网络计划的缘起;赵红霞的硕士论文《面向文化创意产业的台湾工业遗产再利用研究》(2015年)从空间结构、建筑类型、改造手法、改造理念等角度分析“台中20号仓库”;李星敏的硕士论文《铁路废弃地的景观更新设计对策》(2015年)从景观更新的角度讨论“嘉义铁道艺术村”。由此可见，把台湾铁道文化作为单独的主题进行深入研究的论文目前还没有出现。

 

3.2台湾铁道文化再生实践

 

台湾人的铁路包含的是浓浓的化不开的世代记忆，在现代化的过程中，台铁衍生出的产业链上下游基本上可以涵盖50%的台湾文化营造，台湾人喜欢并擅长开发铁路文化，例如，制造铁路用铁的铁厂工人，用铁路部件废弃物组装成的装置摆放在台北市政府广场;铁路运输过的木材和旧铁轨为主体建成的“宜兰罗东林业园区”;铁路旁边原来用来存储货物的旧仓库、职工宿舍、办工场所，改建成艺术园区，如台中20号仓库铁道艺术村、新竹市铁道艺术区、枋寮F3铁道艺术村、台东铁花村、花莲铁道商业街区;台铁便当成为一个重要的品牌，铁路途径的台东县池上地区，为过路的台铁旅客准备的池上便当，成为众多游客的旅行的目的;很多火车站本身就是历史建筑，由于台湾地区历史上被众多不同的政体治理，期间留下的痕迹，又以火车站的建筑样式最为明显，如日本占领时期修建的日式风格明显的集集火车站、花莲火车站、平溪线十份车站，巴洛克风格的台中火车站，原住民元素突出的台东火车站、台东海端火车站等等。

 

3.3台湾铁道艺术网络计划项目

 

“台湾铁道艺术网络计划”是台湾文建会推行的“闲置空间再利用计划”的重要项目之一。铁道艺术网络利用各个火车站闲置的仓库改造为艺术家创作的工作坊及展演场所，借由此带动台湾文化艺术发展。2000年，位于台中火车站后方的20到26号仓库成为铁道艺术网络的第一个运营点，开放仓库给艺术家进驻，其中的20号仓库免费开放给大众参观，并同时作为展览和休憩的场所，之后台中的铁道艺术村被称之为“台中20号仓库”。继台中的铁道艺术村之后，陆续完成嘉义、枋寮、新竹、台东四处铁道艺术村的建立，2009年又推动花莲铁道艺术村的规划运营，自此台湾铁道艺术网络串联起由“点”到“面”贯穿整个台湾铁道东西南北的艺术创作网络，并借由此网络整合台湾艺术创作活力、地方文化特色、交流互动方式及相关观光与产业资源。

 

4结语

 

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中图分类号U21 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）102-0076-02

0 引言

无缝线路是与高速重载铁路相适应的轨道结构，我国目前的高铁及动车组行驶的轨道结构都属于无缝线路，在经济和社会高速发展的今天，人们对于行车条件的要求越来越高，所以无缝线路基本代表了铁路轨道的发展方向。无缝线路不仅有利于改善行车条件，同时还可以比普通线路减少很多钢轨接头的打击力，但是无缝线路铝热焊缝的屈服强度只有母材的70%，由于铝热焊焊缝受多种条件的影响，小部分焊缝质量不达标，因此加强对铝热焊焊缝检查的重要性不言而喻。

1 焊缝探伤概述

目前钢轨焊接方式主要有接触焊、气压焊和铝热焊，其中接触焊又分为工厂焊和现场焊两种。这些焊接方式在无缝线路中各占比例不同，以接触焊最多，铝热焊其次，移动气压焊随着现场接触焊技术成熟，占有比例会越来越少。因焊接设备、焊接材料、气温条件和操作工艺等因素都会影响焊接质量，因此焊接后必须对焊缝全部进行探伤验收，并且在日常的工作中加强对焊缝的检查力度。目前《铁路线路修理规则》规定，每年必须用专用仪器对焊缝检查两遍（焊缝专指现场焊），而山区铁路小半径曲线过多，铝热焊和厂焊断轨概率相差不大，如何在完成现场焊两遍的情况下，对厂焊焊缝进行检查，是我们研究的重点和难点。

2 SZT-8型钢轨探伤仪对焊缝轨底横向裂纹的探伤研究

1） 焊缝轨底横向裂纹是钢轨伤损中一种常见的缺陷，一般呈“月牙型”扩展，且与轨底面垂直，在应力集中，养护不良，温差变化等因素的作用下，极易发生钢轨横向断裂，严重危及行车安全。铝热焊接头轨底焊筋边沿或热影响区，接触焊热影响区钳口部位电击伤处容易产生轨底横向裂纹，裂纹与轨底面构成端角反射面，在探伤中前、后37°探头会各出现一次回波和前后两声报警（A型显示）。若是前后37°探头都同时发现则（B型显示）会在轨底线处出现规则的倒V型图形；

2） 经过反复试验，现场论证，以下所述定位定性方法可以提高工作效率，提高焊缝轨底Ⅱ区部位伤损的定性定位的精确度。SZT-8型钢轨探伤仪在探测焊缝时，为了准确地分辨出轨底焊筋轮廓反射波，排除焊筋轮廓波对轨底判伤的影响，必须对前后37 °探头入射点进行标记（带保护膜时），入射点测试标记在CSK-1A试块R100曲面上进行，在R100曲面反射最高点即为探头的入射点。当焊缝轨底部位出现伤损图形后立刻进行A、B显界面的切换，获得A显轨底波形，然后保持仪器固定不动，根据前后37 °探头标注的入射点通过调节仪器上，下键到相应的出波通道获得出波的水平距离参数，通过探头入射点测量水平距离测量出波的位置，因焊缝的轨底构造，前37 °探头发射的超声波可与对侧焊筋形成端角反射从而可以获得对侧轨底焊筋的反射回波，而本侧轨底焊筋因与前37 °探头发射的超声波没有反射面所以不能获得本侧轨底焊筋反射回波。通过波形定位看是否处于对侧焊筋边缘，是否是正常的焊筋轮廓反射波，一般情况下前37 °探头不能发现本侧的轨底焊筋反射回波，只能发现对侧的轨底焊筋轮廓反射波。若测量发现出波位置在焊筋中间或者本侧焊筋边缘，则是伤损的可能性非常大，如果出波位置测量后在对侧焊筋边缘位置但此时的反射回波位移长的，也特别要注意分析判断，这时可通过后37 °探头通过同样地方法来定位定性；

3） 班组在现场作业时（特别是大站场，老杂轨地段）一定按标准调试前后37 °探伤灵敏度，不能为了轨底锈蚀，坑洼出波而人为的去降低前后37 °探伤灵敏度，应尽可能适当地提高前后37 °探伤灵敏度，正线一般以出现轨底焊筋轮廓波，站线老杂轨地段轨底出现锈蚀坑洼波为宜，并随时根据轨面状态调整前后37 °探伤灵敏度；

4） 37?探头能探测轨腰投影范围内的焊缝轨底Ⅱ区部位横向裂纹，凡在这个区域与轨底垂直的裂纹且深度超过3mm时，前后37?探头都有良好的缺陷回波和B超图形显示，均可采用此方法定位定性。

3 焊缝探伤的组织方式

1） 除了日常路轨探伤仪对焊缝进行初步检查外，我们还专门安排SDW-900探伤仪器对焊缝进行精确检查。目前全国站段焊缝探伤人员普遍偏少，如何在完成现场焊一年两遍的精确探伤的情况下，在对重点线路进行探伤，是值得一个研究的问题；

2） 我们成都铁路局重庆工务段采用的是全面完成现场焊焊缝探伤，在中间的空余时间内完成重点线路的厂焊探伤。由于厂焊焊缝焊接质量较好，我们采用的是大直段、大半径曲线不进行精确检查，在现场焊两遍的中间时间内，对小半径曲线进行精确检查。同时由于路轨探伤仪器能检查厂焊焊缝的1区和Ⅱ区，而且显示良好，我们对厂焊焊缝只检查Ⅲ区，这样大大的节约了作业时间加快进度，极大的减少了断轨的风险。

4 结论

通过论文的分析可以看出焊缝探伤工作的难点和重点，对于工作人员的技能水平的要求都比较高，对决策者的管理水平有一定的要求，相关部门要加强对人才的重视程度，并定期对相关工作人员进行培训。最后，希望论文的研究为相关部门的工作及决策提供一定参考。

参考文献

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中图分类号： U442.5文献标志码： APier Linear Stiffness Optimization of LargeSpan

大跨高墩长联简支梁桥是铁路无缝线路建设中常用的型式，特别是山区铁路.但跨度超过48 m的简支梁桥墩顶纵向水平线刚度优化设计的研究很少，相关规范中没有规定[1]，且大跨高墩简支梁桥墩台也没有标准图可依.

设计人员设计桥墩时，需不断调整墩身尺寸反复试算，以满足桥上无缝线路要求，不仅设计工作量大，而且人工调整的桥墩线刚度取值不合理，桥墩之间线刚度不协调，导致桥墩设计尺寸偏于保守，桥梁投资不经济.

本文通过建立参数化结构分析模型和优化模型，采用ANSYS提供的零阶优化方法[23]对跨度64 m的高墩长联简支梁桥上无缝线路桥墩线刚度[45]进行了优化，为跨度64 m的简支梁桥墩顶纵向水平线刚度限值提供了参考.1结构参数化模型的建立1.1力学模型桥上无缝线路[6]是一个复杂的结构体系，轨道、主梁、桥墩、基础以及桥梁两侧路基之间相互影响[711]，借鉴桥上无缝线路现有力学模型[1214]，按照钢轨、主梁、桥墩尺寸建立了图1所示的力学模型.

西南交通大学学报第48卷第2期乔建东等：无缝线路大跨简支梁桥桥墩线刚度优化钢轨与主梁上翼缘之间采用线弹簧模拟道碴层，弹簧刚度系数为常数；主梁、桥墩及基础刚度按实际截面选取.为了准确反映钢轨与主梁的协调变形，用刚臂将主梁上翼缘与主梁中性轴、主梁中性轴与支座连接，通过释放约束模拟固定支座和活动支座；采用ANSYS参数化建模，以优化墩顶纵向水平线刚度.

该模型有以下特点：

（1） 采用道床连接弹簧能够模拟道床的竖向阻力和纵向阻力；

（2） 将主梁上、下翼缘与主梁中性轴作刚臂处理，且将实际桥墩及基础纳入力学模型，能够充分模拟钢轨、主梁、桥墩和基础的协调作用机制；

（3） 采用参数化建模，有利于优化设计.1.2桥上无缝线路工程实例以一座拟建客货共线无缝线路单线有碴简支梁桥（图2）为研究对象，桥跨布置为9×64 m预应力混凝土简支箱梁，梁高5 m，墩（从左至右依次为1#～8#墩）高分别为29、41、44、44、47、47、51和43 m；道碴层厚0.65 m，桥上无缝线路结构型式与路基一致，线路道床阻力为常数.

主要设计参数：

（1） 设计荷载：中活载；

（2） 制动力参数：取竖向静活载的10%；

（3） 桥台线刚度：1 500 kN/cm[1]；

（4） 线路纵向阻力：计算伸缩力时，纵向阻力取70 N/cm.计算挠曲力时，若轨面无荷载，纵向阻力取70 N/cm；若轨面有荷载，机车下纵向阻力取110 N/cm，车辆下纵向阻力取70 N/cm[1]；

（5） 有碴轨道混凝土梁温度差：15 ℃[1]；

（6） 设计采用60型钢轨.

根据确定的上述主要设计参数，建立该桥梁的有限元模型.模型中，主梁、桥墩采用Beam188梁单元模拟；钢轨采用Beam4梁单元模拟；钢轨与主梁之间的道碴层以及基础采用Combin14弹簧单元模拟；固定支座和活动支座通过释放梁端约束实现.

验算项目优化前优化后变化率/%规范限值钢轨最大附加拉应力/MPa工况123.325.28.5181工况227.537.235.2781钢轨最大附加压应力/MPa工况153.757.67.2661工况230.133.912.6261墩身混凝土最大压应力/MPa1.974.20113.2016.1墩身混凝土最大拉应力/MPa0.650.707.691.52梁轨快速相对位移/mm2.53.436.004墩顶纵向位移/mm11.013.018.1840墩身混凝土总体积/m314 98912 08919.35—

结果都留有一定的安全储备.因此，本文的优化程序具有较强的通用性.4结语桥墩纵向水平线刚度是桥上无缝线路设计的关键技术参数，桥上无缝线路纵向附加力、梁轨快速相对位移在很大程度上取决于桥墩纵向水平线刚度.为保证轨道结构的安全适用性，应对桥梁墩顶纵向水平线刚度进行限定.

通过APDL参数化语言对ANSYS进行二次开发，建立参数化结构分析模型和优化模型，利用ANSYS提供的零阶优化方法对跨度64 m的高墩长联简支梁桥墩顶纵向水平线刚度进行了优化研究.

优化后桥墩混凝土总用量节约了19.35%，优化效果显著.通过实例计算与分析，建议跨度64 m的高墩长联简支梁桥墩顶纵向水平线刚度限值控制在750 kN/cm以上.此外，采用优化技术，使大跨长联简支梁桥各桥墩的设计自动化，纵向刚度相互协调，提高了设计效率和设计质量.

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篇4

梦想。