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铁路工程师论文

时间:2022-12-03 11:56:41

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇铁路工程师论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

铁路工程师论文

第1篇

【关键词】GPS;铁路勘测;测量

1 引言

GPS即全球定位系统(Global Positioning System)是新一代卫星导航与定位系统。GPS技术的发展,大大提高了工程勘测的精度和效率,如它具有定位精度高,在观测站之间不需要通视,能够确定三维坐标,勘测时间短等优势。目前GPS 技术己广泛用于各种用途的控制点测量,在平面控制网的勘测中,具有不可替代的优势,如在国内西安至安康的最长一座铁路隧道中,采用GPS技术后减少了控制点的数量,大大提高了工程测量速度和质量。由于GPS技术的在测量上的广阔应用前景,本文将探讨GPS技术的坐标转换和数据处理方法,以及GPS在铁路勘测中的应用。

2 GPS常用坐标系以及变换

2.1 GPS常用坐标系

坐标系是工程测量的基础,在工程测量中由于测量方法和目的不同,常常采用不同的坐标。如采用与空间固定的坐标,这类坐标系与地球自转无关,或者采用与地球相关联的坐标。在GPS的工程测量中常采用下面几类坐标系。

WGS-84坐标系:这是GPS最常用的坐标体系。WGS-84坐标体系是与地心相固连的坐标体系,首先由美国国防部制图局建立,从1987年开始取代了当时GPS所采用的WGS -72坐标系统。在WGS-84坐标系中,坐标原点位于地球的质心,Z轴指向BIHl984.0定义的协议地球极方向,X轴指向BIHl984.0的启始子午面和赤道的交点,Y轴与X轴和Z轴构成右手系。采用椭球参数为:a=6378137m,f= l/298.257223563。

1954年北京坐标系 :这是我国广泛采用的大地测量的参心坐标体系。1954年北京坐标系源于前苏联的 1942 年普尔科夫坐标系。该坐标系采用的参考椭球是克拉索夫斯基椭球,该椭球的参数为:a=6378245m,f=1/298.3。

1980 西安坐标系:该坐标系是1978年建立的国家大地坐标体系,该坐标体系的地球椭球参数的四个几何和物理参数采用了 IAG 1975年的推荐值,椭球的短轴平行于地球的自转轴(由地球质心指向 1968.0 JYD 地极原点方向),起始子午面平行于格林尼治平均天文子午面,椭球面同似大地水准面在我国境内符合最好。

地方坐标系( 也称为任意独立坐标系):该坐标体系主要是为了测量方便,临时建立的独立坐标体系,如 如城市坐标系、港口坐标系等。

2.2 坐标系之间的转换

目前国际上存在很多地心坐标系和参心坐标系,这些坐标系之间常常需要相互转换。在我国则主要存在上面介绍的4类坐标系之间的转换。

由于通过参考椭球和定位定向建立的坐标系,均可以转换为空间直角坐标,因此地心坐标系和参心坐标系之间的坐标转换都可以首先转换成空间直角坐标系,然后再在不同的空间直角坐标系之间的进行换算。目前不同的空间直角坐标系之间的坐标转换常常采用七参数法,它采用7个变换参数,在实际中,由于有些参数比较小,可以不考虑,这样就可以减少参数个数,如七参数法就可以变成三、四、五、六参数法。主要采用Bursa 公式进行转换:

其中(Xs,Ys,Zs)是原坐标系中的点坐标,(Xt,Yt,Zt)为新坐标系中的点坐标。

(dX,dY,dZ)是两坐标系的原点平移参数,(RX, RY, RZ)为位置矢量的旋转角(旋转参数)。参数符号约定如下:从直角坐标系原点,沿轴正向看,位置矢量绕轴顺时针旋转为正。从原坐标系转换到新坐标系,如果绕 Z 轴的旋转角度为正,那么转换后坐标点的经度将增大。M为位置矢量的尺度比参数。

3 GPS的数据处理

GPS接收机采集的数据一般需要经过数据处理后才能得到最终的定位结果。这个过程分5步,基本处理流程如图1所示。

数据采集的是GPS接收机采集的原始数据,然后通过专用电缆接收机与计算机连接,进行数据传输,最后用专用软件对这些数据进行处理。首先四个数据文件,它们分别是载波相位和伪距观测值文件、星历参数文件、电离层参数和UTC参数文件、测站信息文件。再对数据进行预处理,即对数据进行平滑滤波检验,剔除粗差;并统一数据文件格式;对观测值进行各种模型修正。基线解算是一个平差计算过程,并对观测值残差进行分析。基线解算都合格后,接着进行网平差处理。

4 GPS在铁路工程测量中应用

在铁路工程测量中,主要采用GPS的静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息,确定地面某点的三维坐标;动态功能是通过卫星系统,把已知的三维坐标点位实地放样到地面上。

4.1 平面控制测量

在铁路工程勘察地区的主体控制为四等GPS网,根据实际情况,全网可以由不同的点组成,布网形式采用同步图形扩展式。四等GPS网观测采用6台美国天宝公司生产的GPS-RTK接收机进行静态观测,并用相应的软件进行静态模式处理。

4.2 高程控制测量

很多铁路建设工程所在地环境复杂,复杂的地形地貌可能导致水准测量困难,很难满足《全球定位系统(GPS)测量规范》上的要求,因此高程控制测量可以采用四等电磁波测距三角高程导线测量,利用全站仪正倒镜直返测定相邻点高差,其起算点为四个一等水准点。

4.3 铁路工程测量中的处理技巧

大比例尺地形图处理:用实时动态测量方法,首先获得沿线每个点的坐标和高程,根据各个输入点的特征编码及属性信息,构成带状所有点的数据,这样就可以用软件绘制大比例尺地形图。

放样处理:先把需要放样的数据输入到电子手簿中(如:直线正负坡度值、竖曲线半径),生成一个施工测设放样点文件,并储存起来,这样就可以到现场随时放样测设。铁路路线主要是由直线、缓和曲线、圆曲线构成。只需先输入各主控点号, 然后输入起终点的方位角,直线段距离,缓和曲线距离,圆曲线半径,即可完成放样。

5 结论

GPS技术 是新一代的导航、定位技术。随着GPS定位技术不断发展完善,使测绘定位技术发生了革命性的变革,为测绘工作提供了崭新的技术手段和方法。特别在工程测量方面,GPS技术具有非常大的优势,它改变了传统的测量作业工作方式,提高了工作效率。本文探讨了GPS技术在铁路工程勘测中的应用,分析了GPS常用坐标系以及它们之间的转换。论文最后给出了GPS在铁路工程勘测中测量方法和处理技巧。

参考文献:

[1]沈云中,等. Bursa模型用于局部区域坐标变换的病态问题及其解法.测绘学报,2006(02).

[2]朱华统,等.GPS坐标系统的变换.北京:测绘出版社,1994.

[3]路伯祥,岑敏仪,卢健康.GPS高程转换的一种新方法.测绘通报,2003(10).

[4]陈仲居. GPS RTK技术的误差分析及质量控制.中国科技信息,2006(17).

[5]李成钢,黄丁发,周乐韬,等.GPS参考站网络的多路径误差建模技术研究.测绘工程,2007(01).

[6]郭岚,杨永崇,唐红涛.地理信息的三维表达理论与技术的研究.工程勘察,2009(37).

第2篇

【关键词】相关问题 铁路施工 解决措施 安全管理

【前言】铁路工程指铁路上的各种土木工程设施。也指修建铁路的勘测设计、施工、养护、改建各阶段所运用的科学和技术。随着我国铁路事业的飞速发展,在铁路施工过程中,发生的工程安全事故也在不断增多,这不仅给铁路施工企业带来了巨大损失,而且也对铁路在今后运输的过程中埋下了安全隐患,同时给企业带来负面影响。目前,铁路施工的安全问题日益凸显,也受到了有关部门的高度重视和广大人民群众的普遍关注。要想解决好铁路施工中的安全问题,就必须加强铁路施工中的安全管理工作,在现有的施工技术条件和施工人员的素质基础之上,采用合理恰当的铁路施工安全管理的有关措施,减少或杜绝施工过程中安全事故的发生,从而保证国家和广大人民群众的生命财产安全。

一 铁路施工安全管理中存在的问题

1 违章施工。在铁路施工的过程中,存在普遍的违章施工的现象,这是项目施工中存在的共有难题,在对铁路施工事故进行分析之后发现,由于违章施工引起的施工事故占到了相当大的比例,究其原因,主要就是由于相关的施工人员和管理人员,在铁路的施工过程中,没有严格遵守有关的施工制度,相关的技术人员也没有严格按照相关的技术方法和标准要求进行施工操作,这些因素都影响了铁路工程的质量,导致铁路线路在建设完成并投入使用后,线路强度不够,达不到工程预期的承载力,从而引发各种事故。

2 施工部门前期准备工作不足、单位间配合差。铁路施工前如果没有做好充分的准备工作,就会直接影响到施工的进程和施工质量,铁路施工工程涉及到施工、设计和设备管等多个部门和单位,同时也涉及到线路系统、通讯系统以及信号系统等多种设备,可以说是是一项非常复杂又系统的工程。在施工前的准备工作中,如果不能充分调试好设备,协调好单位和部门,其中任何一个环节出现问题都会导致工程的后续工作不能顺利开展。且施工的准备工作做不好的话,还会在施工过程中出现各种延误事故。任何一个部门如果没有做好管理准备工作,都会导致后续单位无法正常作业,特别是在营业线的施工中,需要多个单位的参与,并且积极配合,任何一个单位出现问题,都会造成经济和时间的浪费,同时也影响了工程的施工进度以及质量控制,最终影响了铁路运输安全。

3 施工计划随意调整、变更。已经编制完成和落实的施工计划是不能进行随意更改的,一般工程为了节约成本,在施工计划的安排上一般都比较紧凑,若随意调整施工计划、增加施工内容,就会在很大程度上增加工程的安全风险,而且,铁路施工又是非常复杂的工程项目,涉及到相当多的部门、单位以及施工设备,所以在信息的传递和交流方面就相对滞后,若不恰当的对施工计划进行调整,随意增加施工内容,就会导致施工中信息的调整不同步,安全措施跟新的施工计划不同步,从而就会很容易导致施工事故发生,增加工程安全风险。

二 加强铁路施工安全管理的措施

1 在铁路施工前期严格做好准备工作。充分做好铁路施工前的各种准备工作,是保证工程顺利完成施工目标、确保工程运输安全的前提条件,所以就要求施工企业要提前制定好合理的施工程序,采取有效的施工技术,在工程施工前,对所有参加作业的人员进行相关的培训,搞清楚工程作业中存在的疑点,严禁带问题进行作业。同时,铁路运输企业也要针对施工过程中运输组织的方法以及可能出现的运输事故等,制定合理的应急处理预案,成立领导小组,搞好施工协调工作。另外,铁路运输企业还要同有关的运营线路作业的单位,签订相关的施工安全协议,明确各自的义务与责任,同时对施工的关键内容进行核对,确保施工过程中采取的相关安全措施准确到位,保证施工安全。

2 建立完善的施工监督检查责任制。这就要求铁路施工单位同有关的对工程质量进行监理的公司、进行铁路运输安全监管的人员,各自明确其责任,各司其职。若质量监理公司发现施工过程中存在安全隐患以及不符合工程质量标准的,要及时向铁路施工单位提出相应的整改措施,同时,有关安全监理的人员一旦发现工程中存在安全隐患,也有权利要求施工单位停止施工。如果施工单位不能及时停止施工,对各种问题进行整顿的话,那么之后发生的安全事故则由施工单位承担后果,但是对于因监督不力导致的工程事故,就要由有关安全监理的人员来承担其责任,另外,如果由于铁路交通质量埋下的交通事故隐患,引起交通事故的,就要由施工单位和质量监理公司共同来承担责任。

3 进一步强化铁路施工中各卑位和部门的整体配合。目前,在我国的铁路建设工作中,存在施工企业与相关管理部门“脱钩”的现象,由于各方立场不同,所以对问题进行考虑的角度也不同,铁路施工企业通常重视在施工过程中尽可能的减少一些不利因素的影响,保证施工方便,而对于铁路运输企业来说,则重点考虑减少施工过程中影响其正常运输的因素,保障铁路运输安全,因此,为了更好地满足双方企业的要求,就需要找到一个平衡点,实现最优施工方案。在铁路的施工过程中,要涉及到施工、设计、建设、监理、供电、电务、工务、机务、车务等大量单位,这也需要各部门能够在统一指挥下,树立保整体、促大局的意识,不随意拖延时间,严格按照有关规定完成施工任务,确保施工可以更加有序、安全地推进。

4 完善经济处罚制度。为了确保铁路施工的安全,施工单位与有关监理的单位不仅要签订安全协议,还要在协议中明确相关的处罚标准和内容,在违反规定而造成的施工事故和安全隐患问题上,要达成统一共识,经济处罚制度可以很好地约束各单位的施工行为,从而可以减小施工风险,实现良好的施工安全管理。

三 结语

总之,加强铁路施工中的安全管理工作,保障铁路施工的安全,对铁路在其运输过程中的安全、维护铁路正常的运输秩序方面都具有重要意义。在我国当前的铁路中,高速旅客列车同重载货物列车存在严重混跑的现象,且列车的速度快、运输密度大,所以对铁路线路质量和安全就提出了更高要求,铁路施工直接影响着铁路运输组织,所以,要妥善处理好施工与安全、监督与配合、局部与整体的关系,确保铁路施工可以顺利完成。

参考文献:

【1】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)。

【2】林峰.铁路营业线施工安全存在的问题及其对策[J].郑铁科技通讯,2009(02)。

【3】雷来源. 略论铁路施工安全管理中存在的问题及对策 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》,2011(26).

姓名:张剑;出生年月:1981年9月;性别:男;民族:汉;职称:道路桥梁工程师初级职称;学历:本科;研究方向:道路与桥梁工程;供职单位:中交路桥华东工程有限公司;

第3篇

关键词:轨枕/支承碎石相互作用;车轮冲击负载;裂纹和破坏分析;非对称车轮负载

Abstract: in this paper, it will mainly Introduced in large-scale asymmetric wheel load, and the concrete sleeper bending response and failure criteria. Before that has set up a file with a new finite element analysis model for the qualification and validation its dynamic characteristics, now reuse finite element analysis software STRAND7, through the nonlinear finite element model to simulate the stress of the supporting rubble, so as to determine the compressive stress can resist the boundary conditions. One of the numerical calculation can provide guidance for the railway track engineers standard, especially in large-scale asymmetric wheel load concrete crack and destruction of component function analysis, and standard steady-state stress analysis is a good illuminates the large-scale asymmetric wheel load on concrete sleeper is the important influence.

Keywords: sleeper/supporting gravel interactions, The shock load; Crack and destruction analysis; Asymmetric wheel load

中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:

1 介绍

铁路轨枕是铁路轨道结构的重要组成部分,其作用是把轨道负载分摊给下部的碎石道床。根据当前的设计标准,混凝土轨枕的设计寿命一般为50年[1],有砟轨道包含两个主要部分:下层结构和上层结构,下层结构包括底砟、路基和接地系统,而上层结构包含了铁轨、铁轨衬垫、紧固系统还有混凝土轨枕。

由于车轮/轨道的相互作用,如果车轮或者铁轨发生畸变,铁轨结构就会受到冲击荷载[2]。每条轨道受到的动态冲击载荷一般大于200kN,有时甚至会超过400kN,而在设计量为40吨的轴负载下,每条铁轨受到的车轮静态载荷最高才100kN至110kN[3,4]。在实际场景中,混凝土轨枕的断裂裂缝随处可见[5],这一点需引起注意。在参考文献[6]中我们已经知道混凝土轨枕的破坏与其适用性有关,其中混凝土裂缝分析是容许应力计算的重点。实际上,最新研究也发现,轨枕的保留设计强度遭到界面裂纹大肆破坏[7]。对于混凝土轨枕,当前的设计方法考虑到了轴负载施加给轨枕的弯矩影响,车轮载荷(约为轴载荷的一半)通常会给轨枕两侧施加正弯矩(下沉弯曲),而轨枕中间会受到负弯矩(上拱弯曲),所以截面分析可以用来做为指标函数,以评估在车轮载荷在作用下,轨枕用于抵抗那些弯矩所需的截面大小、预应力等级和钢筋强度。通常情况下,为了处理轨枕两侧的正弯矩和轨枕中间的负弯矩,轨枕的截面大小、预应力钢筋数量和预应力强度都会被充分利用以提供良好的强度性能[2,8]。

相关研究已发现,轨枕被破坏并不仅仅是由于铁路轨道结构中材料强度的退化,还包括在极端情况下,来自轨道的冲击荷载(车轮/轨道非正常接触)[2]。所以,确定轨道的受力频谱和振幅就显得尤为重要,这样我们可以更清楚地理解铁轨系统如何对那些应力进行响应,以此确定混凝土轨枕在此过程中的作用方式。鉴于此,伍伦贡大学进行了广泛的研究,分别计算和比较了在静态荷载和冲击荷载下,混凝土轨枕的极限强度和破坏强度[3]。这篇论文研究了在动态荷载环境下(比如车轮产生非圆畸变)轨枕产生裂纹和失发生破坏的原因,可为轨枕设计师和轨道工程师提供论论指导。此次研究中,我们假设两轮同时发生畸变的概率非常低,所以我们只考虑非平衡车轮荷载下对单边轨道冲击的影响。我们在伍伦贡郊区的铁路上进行了现场试验,此铁路属于客运线,同时也属于煤和其他矿产的运输线,以验证非对称车轮荷载在实际中对轨枕的影响。

图1 STRAND7中混凝土轨枕的有限元模型

2 有限元分析

现在,对轨道系统中预应力钢筋混凝土轨枕的计算研究已非常多[6,8-11]。对于二维模型,提摩盛科梁理论(Timoshenko beam theory)最适合用来模拟混凝土轨枕的受力情况,随着三维建模技术的发展,采用连续介质的拉格朗日分析法也逐渐增多[6],虽然如此,我们采用的模型还是在轨枕的预应力上进行了简化,只重点研究轨道基础的破坏问题。据我们所知,大量非平衡车轮荷载导致混凝土轨枕的弯曲响应和破坏分析还没有没充分验证过。

轨枕右端最大正力矩

轨枕中间最大负力矩

轨枕左端最大正力矩

图2 车轮荷载与轨枕弯矩的关系(P0 = 100 kN, M0为P0产生的力矩)

混凝土轨枕的有限元模型经过多年完善,在大量的试验模态参数和数据研究下已被标准化[10,11]。图1是一张混凝土轨枕的二维有限元模型,运用有限元模拟软件STRAND7,选取一根横梁进行赋值,并同时考虑剪应力和弯曲变形,这样就可以模拟轨枕的受力情况。在这个模型中,还要为轨枕设定一个梯形横截面,并用弹簧组代替铁轨和衬垫,用非张拉梁支座模拟支撑环境,这样可以让横梁上下活动以消除拉伸支护的影响,这也是真实的道砟受力特性。

STRAND7中的非线性求解器可以用来进行数值模拟,非线性求解器可以高效地处理轨枕/道砟的相互作用关系,以展现车轮高荷载下混凝土轨枕的弯曲响应。在研究中,车轮冲击荷载简化为静态荷载,以模拟不同等级荷载下弯曲响应,这样可以更清楚地展示非对称车轮荷载对轨枕的影响[4,8]。我们用同等条件来模拟车轮冲击的量级,把动态荷载简化为静态荷载,轨枕两端荷载比例系数范围为0到5.0。值得一提的是,动态弯矩也与持续动态荷载相关,这一点已被证实[10]。

图3混凝土轨枕的弯曲响应:(a) P/P0 = 0.25;(b) P/P0 = 1.0;(c) P/P0 = 2.0;(d) P/P0 = 4.0

3. 弯矩响应

为了研究车轮对混凝土轨枕的冲击影响,我们保持轨枕左边100kN(P0)的载荷不变,右边的载荷分别用P0乘以0-5.0之间的系数(如图1所示)。单边荷载对混凝土轨枕的影响如图2所示(检测按照AS1085.14标准,值得注意的是,这个标准基于轨枕两端施加同等荷载),这张图能够为轨道维护工程师进行应力分析提供良好的指导作用。从图2中我们可以很明显地看出,轨枕右侧的最大正力矩与施加的载荷P线性相关,特别是当P/P0比例大于1.5时,其线性相关性更加明显;在轨枕左侧,其最大正力矩与P成反比,当P/P0比例大于2.0时,其反比系数开始减小;而对于轨枕中间的最大负力矩,其合力矩与载荷P没有线性关系,但我们依然可以从图中看出,当P/P0比例约为2.75时,轨枕中间的弯矩达到最大值,当P/P0比例继续增大时,其合力矩略微减小。

图3a显示的是当P/P0=0.25时混凝土轨枕的弯曲响应,和明显,此时的弯曲力矩图是非对称的,并且向P0一侧倾斜;图3b则是一幅典型的基础力矩图,因为轨枕左右载荷相等,在这种情况下,弯矩响应也是对称的;图3c和图3d显示的是当P/P0分别为2.0和4.0时,即在非对称荷载下混凝土轨枕的弯矩响应,此时载荷较轻那一端的弯矩被重新分配到载荷较高的那一端,因此,我们可以看出,最大力矩趋向于转移到更高的载荷区域。此外,澳大利亚伍伦贡大学对冲击破坏分析做了更深层次的研究,也就是非对称单轮冲击对混凝土轨枕的破坏分析。

4 破坏分析

在过去,铁路混凝土轨枕的设计都是基于澳大利亚标准。轨枕的破坏方式都是由于弯曲破坏,这与图3中弯矩分析相符合。轨枕在两边均衡受力的情况下,轨枕中部上表面由于受到张拉可能会产生破坏。其他较危险的地方就是轨枕两侧的下方,也就是与铁轨接触的区域的背面,但在这个地方产生的破坏能够比较容易被检测到。

在非对称车轮荷载的情况下,弯曲应力会转化为更高的载荷应力集中。拉应力被重新分配到了更高的应力集中区域。在轨枕左端和中间的张拉应力都转移到了轨枕右端下部,使其张拉应力区增大,也就是说,应力的重新分配塑造了新的压缩区。当我们连续观察P/P0 = 1.0、P/P0 = 2.0和P/P0 = 4.0时,这种应力转移的特性就更加明显,很显然,当车轮荷载P/P0比例较大时,混凝土轨枕的上表面张拉应力会减小,但是高荷载那一端的下部应力会增加,并且主要弯曲裂纹也会出现在这里。

伍伦贡大学也做过类似的试验[3,5,14]。那些混凝土轨枕都经历过大型单边冲击荷载,那些冲击荷载的经历表明轨枕发生破坏时P/P0的比例比5.0还要大。在测试混凝土轨枕的破坏条件时,主要弯曲裂纹出现在载荷P端的下方,次级裂纹出现在轨枕的上表面,试验结果和计算结果取得了良好的一致性。

5 结论

尽管混凝土轨枕被完全破坏的例子并不多见,但轨枕出现主要裂纹和次级裂纹的案例却屡见不鲜,而这种形式的裂纹主要是由于车轮的冲击荷载。但到目前为止,人们对铁路系统中混凝土轨枕的受力响应和破坏分析还不甚了解(特别是在动态条件下),这篇论文采用了数值模拟的方法,研究了在车轮冲击荷载的作用下,混凝土轨枕的弯曲响应和破坏分析。

由于混凝土轨枕的有限元模型经历了多年的发展和完善,现在已经进行了标准化,所以非常适合用于本次研究。我们先把非对称车轮冲击荷载简化为似稳态荷载或者乘上系数的荷载,再用STRAND7中的非线性求解器处理轨枕/道砟之间受力关系,最后的数值模拟显示较轻荷载那一端的弯矩会重新分配到较高荷载的那一端,也就是说,最大弯矩会在较轻荷载端的应力集中区域进行负偏移,反之亦然。在非常高的冲击荷载下,混凝土轨枕上表面的张力会大量转移到较重荷载端的下部,并且其数值模拟结果与澳大利亚伍伦贡大学的冲击试验结果非常一致。

致谢

这里要感谢澳大利亚铁路工程技术合作研究中心(Rail-CRC)提供的财政支持,还有Rail-CRC委员提出的宝贵意见。作者还要特别感谢阿兰•格兰特、伊恩•布瑞吉、鲍勃•罗兰还有詹森•克鲁斯特这些技术员在研究中给予的帮助。

参考文献

[1] Standards Australia, Australian Standard: AS1085.14-2003 Railway track material Part 14: Prestressed concrete sleepers, 2003.

[2] Remennikov AM Kaewunruen S. A review on loading conditions for railway track structures due to wheel and rail vertical interactions. Prog Struct Eng Mater, incorporated in Struct Control Health Monitor, in press, doi:10.1002/stc.227.

[3] Kaewunruen S, Remennikov AM. Experimental and numerical studies of railway prestressed concrete sleepers under static and impact loads. In: Civil computing, AIT-ACECOMS, August, p. 2528, 2007 [invited].

[4] Murray MH, Cai Z. Prestressed concrete sleeper: a literature review on AS1085. 14 Load distribution and impact factors. Australasian Railway Association Report Ref. 15250. December 1998.

[5] Kaewunruen S, Remennikov AM. Field trials for dynamic characteristics of railway track and its components using impact excitation technique. NDT&E Int 2007;40:5109.

[6] Gonza´lez-Nicieza C, A ´ lvarez-Ferna´ndez MI, Mene´ndez-Dı ´ az A, A ´ lvarez-Vigil AE, Ariznavarreta-Ferna´ndez F. Failure analysis of concrete sleepers in heavy haul railway tracks. Eng Fail Anal 2008;15(12):90117.

[7] Kaewunruen S, Remennikov AM. Post-failure mechanism and residual load-carrying capacity of railway prestressed concrete sleeper under hogging moment. in: Proceedings of international conference on structural integrity and failure SIF2006, September 2729, Sydney, Australia, 2006. p. 3316.

[8] Kaewunruen S, Remennikov AM. Nonlinear finite element modelling of railway prestressed concrete sleeper. In: Proceedings of the 10th East Asia-Pacific conference on structural engineering and construction, August 35, Bangkok, Thailand, vol. 4, 2006. p. 3238.

[9] Cai Z. Modelling of rail track dynamics and wheel/rail interaction. PhD Thesis, Department of Civil Engineering, Queen’s University, Ontario, Canada, 1992.

[10] Grassie SL. Dynamic modelling of concrete railway sleepers. J Sound Vib 1995;187:799813.

[11] Kaewunruen S, Remennikov AM. Sensitivity analysis of free vibration characteristics of an in-situ railway concrete sleeper to variations of rail pad parameters. J Sound Vib 2006;298:45361.

[12] Leong J. Development of a limit state design methodology for railway track. Master of Engineering Thesis, School of Urban Development, Queensland University of Technology, Brisbane, Australia, 2007.

[13] Wakui H, Okuda H. A study on limit-state design method for prestressed concrete sleepers. Concrete Libr Jpn Soc Civil Eng 1999;33:125.

第4篇

1910年前后,在德国柏林近郊最高的山麓巨人山下,几位利用假期结伴徒步来这里游玩参观的中国留学生,被云雾缭绕的山峰和附近一座又一座碧水青天的水库深深吸引,流连忘返。

在这些意气风发的青年才俊中,就有一年多以前被陕西西潼铁路筹备处派遣到柏林工业大学土木工程系学习深造的李仪祉。是他约同学来这里的。

平常学习极其刻苦、连吃饭睡觉的时间都挤出来读书的李仪祉,从不会浪费一点时间在游山玩水上面,却怎么会约朋友来看巨人山呢?

原因是在这里有一座六百多马力的巨人山水力发电站和几座大型水库,这一水利工程在当时世界上也是屈指可数的,在德国是最大的了。学习土木工程专业的李仪祉从不放过对任何一座比国内先进的工程建筑的考察机会,又怎么会放过近在身边的巨人山水利工程呢?

他们在这里长久逗留,每天徒步六七十里山路,走遍整个库区,详细考察了水库的建筑和水力发电的各项工程设施。李仪祉还爬上最高峰雪冠顶,访问和考察了位于峰顶的气象站。

站在德国中部最高的峰顶时,他想起的是终南岱顶;站在宏伟壮观的水利工程前时,他反复想起的是自己年年遭旱灾的家乡渭北高原。

李仪祉1882年4月20日(清光绪八年农历正月初三)出生在陕西省蒲城县马湖乡富塬村,那是一个很穷又极缺水的村子,他从小所见的就是井枯窖干、地焦苗黄、爷爷和父母跟村里人年年都在祈雨,却很少见到雨的情景,那种渴而干坼的感觉和赤地尘烟的情景在他的生命里打下了太深的烙印。

离乡别家、四处求学近二十年的李仪祉,面对此情此景倍感思乡心切,自己的家乡有渭河、洛河、泾河……,自己的国家有长江与黄河……,有那么多的水,为什么不可以像德国一样好好利用,解救和造福愁苦不堪的百姓?

就是在这时,他萌生了水利兴国兴家的念头。

一次旱灾考察后的深思与宏愿

在他邻近回国前,对自己国家的前景和学以致用的美好愿望是:铁路四通八达,水利工程遍布全国。带着这样的梦想,他拒绝了柏林东方学院聘请他教授中土文学的优厚待遇,于1912年初回到国内,回到西安,又拒绝了民国政府让他作津浦铁路局局长的委任,相约了旧日同学朋友,在西安边家村创办了“私立三秦公学”,想用自己所学,从培育人才开始改变陕西几十年落后如昔的面貌。

就是这一年,陕西又一次遭受了极其严重的旱灾,他带着学生去重灾区察看旱情,面对赤地千里、饿殍遍野的惨景,他尽其所有,不过才能救助一个村庄的灾民不致饿死。这时,一个多年来始终困扰他的问题,再次让他寝食难安:为什么水利资源丰富的关中平原却始终不能以水为利呢?为什么家乡的老百姓从他记事起就是在靠天吃饭,至今将近三十年过去,仍旧无力自救呢?此时此刻,他深悔自己当时在国外没有选修水利专业,无法解眼前的燃眉之急。

但是,正是这次旱情考察,让他许下宏愿:此生将治水利民,不再旁骛!

起落沉浮的治水之梦

机遇永远是预留给有准备者的。仅仅一年之隔,李仪祉的愿望就得以实现。

1913年,时任陕西省水利局局长的郭希仁要去欧洲考察水利,友人推荐李仪祉陪同。

考察结束时,郭对李说,“吾国西北多旱,饥馑频仍,子盍改习水利,继郑白之旧迹,以为民利。铁路工程似非所急务也。”郭支持李改学水利,对李来说正中下怀,“亦为然,遂习水利一门。”

这次考察后,李仪祉没有跟随郭局长回国,直接留在德国,进入丹泽工科大学攻读水利专业,并投在德国水利科学家恩格尔斯门下求学。

曾经是柏林大学土木工程系高材生的李仪祉,在丹泽工科大学两年学习结束时,又被学院授予“特许工程师”的荣誉称号。

1915年,33岁的李仪祉二次从德国学成回来。当时国内正是妄图复辟帝制、疯狂镇压“”的时期,到处是阴天蔽日的气氛。

面对如此混乱的时局,再宏伟的抱负也难得实现。他又一次拒绝了全国水利局和陕西当局给他的陕西水利分局局长的任命。因为他知道,在军阀陆建章主政的陕西,“水利局长”不过是一张空头支票,做不了任何与治水有关的事情。而对做官,父辈就淡薄,他更是如此。曾担任过陕西修史局总纂、易俗社社长的父亲李桐轩很早时给他和弟弟的训示就是:要做大事,不要做大官。伯父,也是他的启蒙老师、近代著名数学家李仲特,更是一个重学问不重官位的人。早在1908年京师大学堂毕业考试时,他就获得举人衔,按当时朝廷惯例,要任用为内阁中书,而他却放弃,听从了时任陕西省西潼铁路筹备处秘书的伯父的召唤,回陕赴德,继续求学。

正在他满腹韬略,无以施展时,当时南京政府主持水政的维新志士、著名实业家张謇正在集资创办“河海工程专门学校”,听到这一消息和受到邀请的李仪祉如遇知音,“治理江河,兴修水利大业,首先要培养专门人才。现在有人集资兴学,利国利民,为后代造福,是天大的好事,何乐而不为?我李仪祉岂能袖手旁观。”

弃官从教的李仪祉从西安赶到南京,担任“河专”教务长,参与了学校的筹建工作,并担任数学、地质、力学等科主讲,兼教机械工程学、路工学、水工结构学等多门课程。

在“河专”的七年中,他除了课堂教学以外,还带学生考察了国内古今所有水利工程,搜集了大量一手资料。而当时,举国之内,也没有一处较近代一点的水利工程,一些著名的古代水利工程,也因年久失修和缺乏维护而失去作用。

为了对国内的水利事业尽快有所推动,他在很繁重的教学任务和因身兼教务长和中国科学社董事而繁忙的公务外,还一直在从事中国水利研究,论著颇丰。在他1922年离开“河专”前,相继出版了有影响的专著、论文《五十年来中国之水利》、《北五省旱灾之主因及其根本救治之法》、《修建计划之讨论》、《潮汐论》、《土积计算截法》、《实用水工学》、《固体物质在水中行动》、《黄运会诸问题》等。

激情与悲凉一起留在故土上

1922年夏,李仪祉再度被邀请回陕西,担任水利局局长,兼渭北水利工程局总工程师。

李仪祉这次肯回陕任职,应该说跟两个人有着很直接的关系,一个就是多年来一直将西北水利大业的希望寄托在李仪祉身上的前任局长郭希仁,他说,“他日郑国渠伟绩之再现,舍李君莫属也。”;另一个是他在陕西推行资产阶级教育的最高学府三原宏道学堂读书时的同窗好友、时任靖国军总司令的于佑任。这两个人对李仪祉可说是知之甚深,在他两度赴德求学时,都曾向他假以援手,对他十分地推重。

当时,经过连年兵火洗劫的渭北高原,又显大旱之兆,于佑任、郭希仁等有识之士和渭北各县人士磋商,动用赈灾余款,在三原县设立了渭北水利工程局,筹划开启引泾工程。

恢复“郑白”,引泾灌溉,正是李仪祉多年来的愿望,怎不欣然应邀回陕?

到任之后,未做片刻停留,李仪祉立即组织勘测队,开始对泾河流域进行详细的实地勘察与测量。从1922年到1924年,经过两年时间的勘测与调查,李仪祉对整个泾河流域的地貌、水情已了如指掌,拟定了切实可行的引泾计划、具体实施方案、和工程报告书。

在整个考察期间,还写了《引泾论》、《再论引泾》、《陕西水利工程之急需》、《陕西省民国二十年建设工业计划大纲》、《中华民国水利机关组织拟议》等大量文章。

引泾工程的前期工作一切就绪,却因为当局的不重视水利和资金的没有着落而迟迟不能动工。政府不投资,李仪祉眼看着旱象愈甚,心急如焚,自己借助各种力量,四处奔走,打算通过其他渠道向社会募集资金,然而,响应者总是寥寥无几,或者条件苛刻,不能实施。许多努力,尽付流水,一筹莫展的李仪祉不得不继续上书,要求当政者为民着想,支持引泾。

在此后的两年间,他反复考察黄河、渭河河道及其各支流水系,夜以继日地写了无数考察报告、工程计划、实施方案等等。然而,当政者既不关心民生,更不了解他的一片苦心,所有上书全都泥牛入海。

回陕四年,引泾工程依旧只是一纸蓝图,治水利民、造福百姓的宏图大略渐成泡影,李仪祉内心渐由悲愤而悲凉。

在此期间兼任陕西教育厅厅长的李仪祉又一次将注意力和希望转向教育,于1926年出任西北大学校长,主持校政。但是,对于引泾工程,他始终没有放弃。

1927年,在临潼华清池举行的西北建设问题讨论会上,他再次为引泾工程据理力争,终于迫使当局勉强同意每年拨5万元支付引泾开支。尽管这样的经费对于技术难度很大的引泾工程来说几乎是杯水车薪,但总算是勉强可以动工了,后续资金,或许会有办法。

李仪祉紧缩开支,所有工程人员每月仅能领到10元钱的基本生活费,即便如此,依旧捉襟见肘,刚刚动工不久,就因资金不能到位而待工不进,直至工程彻底搁浅。

李仪祉虽痛心且悲愤,却终究无能为力,留下一句“时不可为矣”,再次离开故土,接受了华北水利委员会的聘请,出任华北水利委员会委员长,致力于治黄导淮工程。

再次奔赴故土,因为那里正在经历灾难的洗劫

关于民国十八年(1929年,其实从1928年就开始了。)的关中大旱,在各种民国史志中都有记载,持续干旱使受灾面积覆盖全省八十多个县,整村整村的人饿死或者逃离,当地政府上报南京政府的死亡人数和逃散人数均为200万,还有800万勉力维持在生死线上等待救济的灾民……整个关中平原和渭北高原真正是赤地千里、哀鸿遍野。

灾难让人们想起被搁置了的泾惠渠,如果它在1924年如期动工,那么,四至五年后的这场大旱即便不能完全避免,一定不会如此悲惨。看到灾后情景的李仪祉再次喟然长叹:“移粟移民非救灾之道,亦非长治之策。郑白之沃,衣食之源也。”

此时,正由守城成功的杨虎城将军主持陕政,看着关中这块近代以来灾难深重的土地,同样痛心疾首,他再次将搁置了的陕西水利工程提到首要位置,力邀李仪祉回陕担任建设厅厅长。李仪祉本人十分高兴,但当时他不仅身兼多职,而且正负责设计杭州湾海塘工程,没法抽身。杨虎城一再向南京政府申请调李回陕,均被拒绝,他又面陈,蒋给杨的回答是“我让他搞钱塘江工程,一时离不开。”后来,在李仪祉和杨虎城的多方周旋和努力下,终于获准回陕。

李仪祉再次回陕到任后,像当初得到于佑任和郭希仁的支持一样,也得到了杨虎城将军的大力支持。陕西省政府在资金极其困难的情况下,仍是拨出四十万水利专款,再次启动引泾工程。这项搁浅了六年之久的水利工程,终于在1930年冬重新上马。

李仪祉为泾惠渠这座陕西境内自清以后第一座大型引水工程所选的线路,正是历史上著名的郑白渠遗址。

发掘和改造重建这一大型的水利工程,不仅技术难度大,而且所需人力、财力、物力都相当巨大,在工程进展到一半时,政府投资再次出现问题,为了不使工程再度半途而废,李仪祉又一次开始奔走于全国各地募集民间资金,来支撑工程进展,先后获得了华洋义赈会、檀香山华侨、以及于佑任、朱子桥等爱国志士和同学朋友的大力支持与援助,才使工程不受影响。

1932年6月21日,泾惠渠开闸放水,一期工程宣告竣工。这一天,对于陕西近代水利史来说是一个值得纪念的喜庆日子,泾河两岸,聚集了灌区无数群众和陕西各方人士。许多人在这一天流了泪。

万事开头难。当灌区群众当年就受到渠水惠利时,各方人士和当地群众才真正认识到水利工程的重要,于1935年竣工的二期工程进展相对顺利了许多,但还是因为资金欠缺,没能按李先生设计的甲种方案――灌区覆盖泾阳、三原、高陵、礼泉、临潼、渭南、蒲城、大荔等九县,计划灌溉面积达四百三十万余亩――来实施,而是采用了资金投入和收益都相对有所减少的乙种方案。对此,他说,“不论甲种方案,还是乙种方案,总比不实现一个方案好。”

在泾惠渠一期工程竣工后,李仪祉就开始着手渭惠渠、洛惠渠及省内其他水利工程的设计与筹备工作,这时,关中八惠(另外五惠是:梅惠、黑惠、涝惠、沣惠、泔惠。)以及包括陕南、陕北的整体水利工程规划在他心中已经形成。

1933年,渭洛工程相继启动,其他水利工程也渐次启动,整个陕西境内开渠引水、兴修水利,蔚然成风。

渭惠渠在1935和1936两年施工最紧张的时期,都曾遭遇渭河暴涨,工程受到影响,拦河大坝一再被洪水冲毁。当时正抱病的李先生顾不得医生和家人的劝阻,让人搀扶着冒雨坚持在施工现场指挥修复大坝,并现场修改建坝方案。他的精神鼓舞和振奋着所有工程人员,大家齐心协力,日夜奋战,终于在洪水中将一座宏伟的拦河大坝竖立在滔滔渭水中,使渭惠渠一期工程于1936年夏如期竣工,二期工程于次年完成。

他给后世留下了建立“中国富强之基础”的夙愿

李先生在《我国的水利问题》一文中,为陕西、乃至西北描绘的水利蓝图是,“关中泾、渭、洛惠在渭河北岸,灌溉渭河在眉县到朝邑共十二县的地,约有二百万亩。北岸要继续发展的还有湃惠、耀惠及第二渭惠三个渠。若是成功了,又可增加灌溉一百万亩地。渭河南岸向来有秦岭山流下来的水十余道,灌溉面积有十数万亩地。若统统加以整理,也可以增加到一百余万亩。关中有了四五百万亩灌溉之田,再加以农事改良,便可以使民康物阜了。将来铁路通到汉中和成都之后,汉江流域,岷江流域和渭河流域联络一起,便可以使西北穷瘠之地,成为中国富强之基础。”

然而,李先生没能亲眼看到他所描绘的“中国富强之基础”的宏伟蓝图。1938年2月,才57岁的李仪祉早已积劳成疾,这时又突患胆囊炎,因身体过于虚弱,不能承受手术治疗,而病情迅速恶化。生命垂危之际,他仍惦记的是渭惠渠南土坝的修复工程,话都讲不出时,还用颤抖的手指,在来看他的同事手心上写了“大坝”两个字。

3月7日,在他弥留之际,他让侄子李赋都(早年和哥哥一起被叔父栽培并送往国外学习,后来继承叔父遗志也成为我国著名水利学家。)记录了他口授的临终遗言:“余深感水利事业,在中国之重要,幼年即攻求水利学识。自余民国四年由德国返国,迄今23年,在此期内,虽已竭尽余之所能,贡献国家,但距余素所期望者尚远。兹病逾二周,自度天不假我。并切望后起国人,对于江河治导,本余之素志,继续努力,以科学方法,逐步探讨。其他防灾,航运及水电等,尤应多予研究。次第实施。本省已成之灌溉事业,须妥为管理;其未竞及着手之水利工程,应竭尽人力财力,以求于短期内逐渐完成。”

第5篇

关键词:岩土工程边坡;稳定性分析;定量分析;有限元;防护

中图分类号:F407.1 文献标识码: A

一、岩土工程边坡的破坏类型及影响因素

边坡分为人工边坡和自然边坡。由于受设计和施工以及其他因素的影响,边坡土体会出现失稳破坏现象,具体可分为:

(一)边坡崩塌

崩塌往往发生在地形陡峭的山坡或高陡的路堑边坡上。

(二)边坡滑坡

滑坡一般是缓慢地、长期地往下滑动,位移速度在突变阶段显著增大,滑动过程可以是几年、几十年甚至更长。

(三)边坡流动

流动往往缓慢地沿坡面或地面沟谷方向呈流体移动。

边坡的稳定性受很多因素的影响,根据各种因素影响的大小和特点,可分为内部因素和外部因素两类:内部因素——边坡土体的材料构成和物理力学指标,以及边坡的地形地貌和岩石的矿物组成,边坡岩土体中的地质结构面和边坡的形状等。外部因素——边坡外在所受的雨水、地震、构造应力、植被和风化作用的影响和人为因素等。

岩土工程边坡稳定性分析的方法

(一)定性分析法

定性分析方法分为成因历史分析法、工程地质类比法、赤平极射投影法、专家系统法。

1、成因历史分析法

成因历史分析法研究内容包括两方面:首先是边坡所处的区域背景,大地构造,地质结构特性;其次是边坡的坡形和坡高,坡体外部和内部的变形迹象。因此,该分析方法适合于自然形成的斜坡。

2、工程地质类比法

工程地质类比法类比的原则是相似性,只有相似性较高的边坡才能进行类比,类比的方面包括边坡的工程地质条件和影响边坡稳定性的各种因素。

3、赤平极射投影法

赤平极射投影法就是确定不稳定结构体的可能变形位移方向,进而作出边坡稳定条件的初步评价。该法是目前边坡稳定性分析的主要方法之一。

4、专家系统法

专家系统法是一种计算机程序分析法,该法以专家的水平来完成对边坡稳定性的分析,并且把对边坡稳定性分析的大量实际知识和经验同模拟人类的解题策略结合起来。

(二)定量分析法

定量分析法可大致分为如下四类:极限平衡分析法、极限分析法、滑移线法、数值分析法。其中极限平衡分析法和数值分析法中的有限元法应用较广。

1、极限平衡分析法

极限平衡分析法发展的时间长,研究的人员多,出现了很多有代表性的分析方法。根据各种方法自身的特点可分为如下几种:瑞典圆弧法、瑞典条分法、毕肖普法、简布法、斯宾塞法等。

2、极限分析法

极限分析法的定义就是应用理想刚塑性体处于极限状态的普遍定理——上限定理和下限定理来求解极限荷载。该法的优点是不论边坡形态和外加荷载多么复杂,总能求得一个能适用的荷载,计算的结果要比极限平衡分析法严格。

3、数值分析法

随着计算机技术和数值计算理论的发展,数值分析方法已经应用到边坡稳定性分析中,而且发展速度很快。到目前为止,常用的数值分析方法有如下几种:有限单元法、离散元法、边界元法、不连续变形分析法、快速拉格朗日法等。

(三)不确定性分析法

20世纪70年代,在边坡稳定性分析中出现了不确定性分析方法。目前,不确定性分析法主要有随机可靠性分析法、模糊可靠性分析法、人工智能法、灰色预测系统法等。

1、随机可靠性分析法

随机可靠性分析法的应用相当广泛。该法它分析了很多影响边坡稳定性的不确定性因素,总结了现有的安全系数法的不足。近几十年来,国内外学者对概率和可靠度方法的研究就是对这种方法的延伸。

2、模糊可靠性分析法

模糊可靠性分析法是20世纪80年代初发展起来的,晚于随机可靠性分析法。模糊可靠性分析法提示人们双状态假设和概率假设在很多情况下是不正确的,该法是当前可靠性学科研究的热点。

3、人工智能法

人工智能法虽然不能分析出土体内部的应力-应变关系,但其有完善的理论和充足的数据使之成为一种相对简便的方法,并且已经应用到建筑工程当中。

4、灰色预测系统法

灰色预测系统法就是分析边坡稳定性的影响因素,该法的很大好处是找出了各影响因素之间的关联性,它确定出了因素中的主次关系,进而对边坡稳定性进行了多重的分析。

边坡稳定性分析方法的具体应用

(一)工程概况

某水电站隧洞边坡的开挖工程,由于出口边坡部位山坡地形较陡,垂直山坡的地形坡度一般为35°~50°。坡积层厚度约为1~3m,基岩为花岗岩,全强风化厚度约20~40m(受断层影响处较厚)。边坡各岩层的物理力学指标见下表,开挖后右侧边坡最大开挖垂直深度约40m,开挖后坡高约143m。

表 边坡岩体力学参数表

(二)ANSYS 有限元法分析

ANSYS 作为世界上著名的大型通用有限元分析软件,也是国内用户最多、应用最广泛的有限元分析软件,其可应用于建筑工程、铁路工程等众多领域。有限元法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元的组合体。

由于单元能按不同的连接方式进行组合,且单元本身又可以有不同的形状,因此可以模型化复杂的几何形状求解区域。现用 ANSYS 软件对该边坡进行力学

分析。考虑到土体的弹塑性特征,将土体单元类型设置成 plane42,之后通过模型建立、网格划分、模型求解且利用 ANSYS 的通用后处理器查看自然和饱水两种状态下边坡的应力云图,如图1和图2。

图1自然状态边坡剪应力云图

图2 饱水状态边坡剪应力云图

从图1、图2可以看出,自然及饱水状态的边坡剪应力极值均发生在滑坡坡顶 a 处及滑坡底部 b 处,且边坡饱水状态的剪力大于自然状态。由此可以看出边坡各个部分及不同工况下的剪应力大小分布不均。但图1、图2无法反映出各处的安全系数,剪应力较大之处未必说明此处安全系数较小,其也与该处的抗剪强度有关。下面将摩尔-库伦准则引入 ANSYS 后处理器中,利用 ANSYS 后处理器强大的数据计算分析功能绘制出模型各处的安全系数,如图3、图4所示。

图3自然状态边坡安全系数云图

图4饱水状态边坡安全系数云图

图3、图4中值的倒数为该处的安全系数。通过对图3分析可发现,在滑坡体的顶部 a 及中部 b 处首先出现了安全系数小于 1 的塑性区,但是塑性区却未贯通,边坡整体安全系数大于1。对图4进行分析发现,在滑坡体的中部a率先出现了安全系数小于1的塑性区,但塑性区并未贯穿整个滑体,边坡的整体安全系数仍大于1。

通过对图1~图4分析发现: 滑坡体中剪应力的分布不均匀,且剪应力大的地方未必是最危险的塑性区域;自然与饱水状态下的边坡剪应力分布情况相似;自然及饱水状态下的边坡在破坏之前会率先在某部分形成塑性区域,且塑性区域并未贯通;边坡工况不同时,塑性区域的分布范围不尽相同。

岩土工程边坡稳定性的设计要点

岩土工程边坡的稳定性设计可以分为防护与加固两种。防护是在边坡稳定的基础上进行的,如果边坡不稳定,先要进行加固。常用的防护与加固的特点以及适用范围如下:

(一)各类加固的特点及适用范围 

抗滑桩

抗滑桩是一种用于处理滑坡或防止边坡下滑的钢筋水泥混凝土结构,是一种较理想的抗滑设施,但投资较大。锚索抗滑桩具有抗滑桩的特点但比抗滑桩能承受更大的土体压力或滑坡推力;桩顶加了锚索后可使埋入土体的桩长大大简短;适用于边坡开挖后土体压力或滑坡推力很大的情况。

预应力锚索

用预应力锚索处理单斜构造岩石边坡,对保证该类边坡的稳定有较好的效果,但难以准确计算被锚固体的下滑力和张拉控制应力。锚索的锚固段应设置在稳定的岩体中,一般用于岩石路段。压浆锚柱(固结)压浆锚柱(固结)简单地说就是往地层注入水泥浆(掺加一定量的外加剂),以改变土(岩)体物理力学性质(必要时,加一钢筋笼或钢筋束,即锚柱)从而稳定边坡的一种方法。

预应力锚索加固

用高强度低松驰型钢绞线预应力锚索对滑坡体或崩落体施加一定的预应力,提高它们的刚度,使预应力锚索作用范围的岩石相应挤压,滑动面或岩石裂隙面上摩擦力增大,加强它们的自承能力,可有效地限制岩体的部份变形和位移。

(二)各类防护的特点和适用范围 

菱形网格护坡

菱形网格护坡,可预制安装也可用水泥混凝土现浇和石砌。工艺简单,网格内可植草。但只适用于填方边坡和土质挖方边坡。

喷射混凝土护坡

对一些较高的风化岩石边坡,采用喷射混凝土作护坡可阻止风化,且重量轻,施工所需设备简单,但费用较高,厚度难以控制。

生物防护

生物防护除植树(主要用于小边坡),除传统防护形式外,植草或铺草皮是近年来才在高速公路上兴起的一种绿色防护形式。其优点是能在短期内恢复公路沿线的绿色景观和防止边坡冲刷,但养护费用高,要随时保持绿色有一定的困难。防护所选用的植物应尽量采用当地适宜生长的植物,避免破坏别处的生态来防护本地的边坡。

参考文献

[1]谢磊.边坡稳定性分析若干问题的研究[D].合肥工业大学硕士学位论文,2009.

[2]王艳红.边坡稳定性分析方法综述[J].甘肃科技,2007.3.

第6篇

关键词:工程项目管理 成本管理 合同管理 互相渗透

工程项目管理是把“通过项目经理和项目组织的努力,运用系统理论和方法对组织的资源进行计划、组织、指挥、控制,旨在实现项目的特定目的的管理方法体系”用于工程项目。当前工程项目的规模越来越大,组织越来越复杂,任何一个工程项目往往都会涉及到安全、质量、进度、成本、合同等诸多方面。相应地,安全管理,质量管理,进度管理,成本管理,合同管理构成了工程项目管理的主要部分。上述这些方面的管理的核心和主干就是成本管理和合同管理。

成本是为过程增值和结果有效已付出或应付出的资源代价。成本管理是指在满足质量、工期等合同要求的前提下,对项目实施过程中所发生的费用,通过计划、组织、控制和协调等活动实现预定的成本目标,并尽可能降低成本费用的一种必要的项目管理过程。获取效益是企业经营的本质表现,成本管理影响着其项目盈利空间的大小。由此,成本管理在工程项目管理中具有非常重要的地位,它不仅是项目管理的本质,更是项目管理的核心。可以说,安全管理、质量管理,进度管理、合同管理都是为了防范由于片面强调减小成本而忽视合同管理成本投入,盲目追赶进度,忽略施工安全和工程质量而导致法律代价的激增,进而从长远的整体性角度提升项目的盈利空间。

合同是平等主体的自然人、法人、其他组织之间设立、变更、终止民事权利义务关系的协议。合同管理是指在法律对合同的规范与指引下,从合作方的初步选定开始到合同谈判、合同签订、合同履行直至终止的全过程的、系统的管理。履约管理、变更管理、索赔管理争议的解决等都是合同管理的主要内容。科学规范的合同管理可以维护甲乙双方的正当的合法权益,使合同双方愉快地履行各自的义务,建立良好的协作关系,减少合同纠纷,促进工程项目顺利实施,最终实现工程成本的控制目标。

合同管理则是上述其他项目管理组成部分的依据和保证。工程项目管理的主要要素如质量、进度、安全、范围、成本等因素往往都是通过合同进行规范的,对整个工程项目的管理就是对相关合同的管理。所以,应该认识到合同管理对于工程项目及其成本控制的重要意义,运用合同规范成本管理。通过关注工程项目管理中的成本管理和合同管理这两个核心要素,合理处理好成本管理与合同管理的关系,既注重合同管理的成本控制,又注重成本管理的合同规范,从而提升工程项目管理的水平。

1 合同管理中的成本控制

合同价格水平直接影响工程造价的高低。在合同管理中也需要有成本意识,尤其是在项目初期和项目收尾阶段。在订立合同的时候,要灵活运用各种谈判技巧和合同价格确定方法,提高工程项目合同管理效益,在项目收尾阶段,要提高索赔意识,拓宽利益空间。

1.1 掌握项目前期阶段的合同价格方法,降低价款成本 “招标谈判”法是很多合同项目的价格都采用的常见方法。尤其是对于一些市场资源相对宽松,可供选择厂家较多,需要较大而消耗稳定集中的材料、配件,可充分利用买方市场的优势,实行招标采购,利用供方的竞争,实行“货比三家”达到质优价廉的目的,同时也可避免由于独家供应而带来在资源价格、货款上被牵着走的被动局面。[1]

“一调两审”法一调指的是需要签订合同的项目确定后组织人员有针对性地开展市场调查;两审中的一审是指合同具体承办单位与对方的初谈,二审是指由合同管理科召集有关单位与对方正式谈判。这样通过一次调研两次审价,可以将合同价款压低到最低限度。

“成本分解”法在实践中,工程项目合同签订时,经常会出现这种情况:对方依据国家有关规定,提交自己认为很合理的预算报价,当进行洽谈时,对方以依据国家规定作为理由,而我们又没有充分的证据,对方是不会同意降价的。在这种情况下,对于标的技术含量低,成本构成比较明确的合同,应采用“成本分解”的办法与对方谈判。具体做法是:先让对方将标的分解报出价格构成明细,将人工、材料、设备、管理费等分开计算,然后逐项审查,每一项均给对方合理的价格,以审查后的价格作为基础,对照市场价与对方确定合理的价格。采取此种方法,可以取得充分的理由使对方同意把价格降下来。[2]

“权力限制”法指的是在合同价格谈判中,对合同管理人员所拥有的可自主决定的范围予以一定的限制,在此范围内,合同管理人员可以自主决定,超过这个范围则须经主管领导同意后方能决定。所谓权力限制法就是将相关部门认定的价格,作为领导授予的最高价格与对方摊牌,有意避开人情关系和技术工艺问题,与对方巧妙周旋,达到对方接受相关部门认定价格的一种合同价格谈判方法。对于高科技含量较高的专业性和垄断性较强的项目合同,由于进行成本分解很困难或因承揽单位没有选择的余地,合同价格谈判往往非常被动。在这种情况下,可采取权力限制法。使用该办法时,一方面要取得领导的支持,另一方面应广泛收集信息,确定一个实际可行的价格。在洽谈过程中,多做耐心细致的说服工作,利用本单位的实力和市场优势打动对方,这样可以取得双方都满意的效果。[3]

“不平衡报价”法是指在总报价基本不变的情况下,调整内部各子项的单价,争取实现既不影响总报价、中标后又可以获得好的经济效益。对先施工的子项单价可适当提高,后施工的子项单价适当降低,以利于资金周转和增加资金时间效益;估计今后工程量可能增加的子项单价可适当调高,而工程量可能减少的子项单价可适当降低,从而增加工程项目总收入。[4]

1.2 树立项目收尾阶段的索赔意识,拓宽利益空间 索赔是指由于合同一方违约而使对方遭受损失时的由无违约方向违约方提出的费用补偿要求。许多工程项目中成功的索赔成为项目管理获取收益的重要途径。很多有经验的项目管理者非常熟悉“中标靠低价,赢利靠索赔”的策略,因而索赔应在工程项目合同管理中受到高度重视。所以,合同管理者应该熟悉索赔的类型,积极拓宽合同的利益空间。索赔按不同的标准有不同的分类。按索赔依据分类,可分为合同内索赔、合同外索赔、道义索赔。合同内索赔是可以直接在合同条款中找到依据。这种索赔处理容易一些;合同外索赔是索赔的依据难以在合同条款中找到但可从合同条款推测出引伸含义或从适用的法律法规中找到依据;道义索赔是指在合同内外都找不到依据或法律根据但从道义上能够获得支持而提出的索赔,这种索赔成功的前提一般是业主对项目承担方的工作非常满意,项目承担方损失很大,业主预期双方将来会有更长远的合作。按索赔目的分类,可分为工期索赔和费用索赔。其中工期索赔是对因非项目方自身原因造成的工程拖期,项目方有权要求业主延长工期避免后续的违约和误期罚款。费用索赔是由于业主的违约责任给项目方造成经济上的损失,项目方要求业主给予经济补偿的索赔。

当然,索赔必须有合理的动因才能获得支持。一般来说只要是业主的违约责任造成的工期延长或工程项目费用的增加。工程项目承担方都可以提出索赔。常见的业主违约包括业主未及时提供施工图纸、未提供合格场地、业主指令错误、延迟付款等。

索赔也必须有相应的证据支持。合同或工程程序中对索赔的依据也应有明确的规定。提出索赔的主要依据应该是充分的证据和详细的记录,缺少任何一项材料,业主都有权拒绝项目方的索赔。索赔的证据包括业主指令、会议纪要、来往信件、备忘录、工程进度计划表、技术文件、施工图纸、照片、施工记录、各种采购发票、业主工程师签字的日工单和施工方案等。[5]所以,充分利用业主合同中留下的“开口”点,依据施工过程中收集的证明资料,利用业主变更设计等时机,在结算中争取主动,必要时进行索赔,可以拓宽利益空间,从而实现另一种意义上的合同管理中的成本控制。向业主索赔以及业主对项目方的反索赔是合同赋予双方的合法权利。但发生索赔事件并不意味着双方一定要诉讼或仲裁。索赔是在合同执行过程中的一项正常的合同管理活动,大多可以通过协商谈判和调解等方式得到解决,这样,也可以节约一定的诉讼精力和相关索赔成本的投入。

      2 成本管理中的合同规范

2.1 成本管理中合同规范之必要性 合同管理则是深化成本管理的突破口,项目成本管理中的成本项目都可纳入项目的内外合同体系,成本管理需要恰当的合法有效的合同规范。

随着经济活动中合作的多元化,根据企业推行项目管理的要求及“算管结合、算为管用”的原则,企业注重内部劳务市场、机械设备租赁市场、材料市场等内部市场的建设。项目经理部与这些内部市场主体发生的是租赁买卖关系,一切都以经济合同为基础,它们以外部市场通行的市场规则和企业内部相应的调控手段相结合的原则运行,构成辐射型项目成本核算体系。项目内外的经济活动,都直接或间接地影响项目的成本。[6]合同履约的过程,实际上就是成本发生和成本控制的过程。而项目管理要求以总包合同为行动纲领,各分包合同及内部合同中各项经济条款要服从于总包合同,同时必须满足成本控制的要求。为此,有必要形成以合同管理为核心的成本管理体系,各级合同的签订必须满足成本控制的总要求,通过强化合同管理,以加强和完善成本管理来进行工程管理。

2.2 成本管理中合同规范之具体措施

2.2.1 加强合同条款签订管理,做好成本预测预控 无论从合同管理的角度出发,还是从成本预控预测的角度出发,都必须签订好合同,合理确定合同需要的各项指标。成本管理的首要工作是搞好成本预测。各种合同(包括各作业层施工合同、劳务合同、材料合同、机械设备租赁合同、构件加工合同等)一经签订,资源的消耗就基本落实,计划成本就成定数,因此,项目实施前各种合同的签订直接地体现成本预测的结果。

2.2.2 强化合同履约过程管理,全时段有效控制成本 成本控制的过程实质就是合同的履约过程。加强合同的履约管理,可以提高成本控制的质量,使成本的预控预测落到实处。为此,要根据各类合同中体现的成本预测结果及自身管理水平,编制详细的成本计划及切实可行的降低成本措施,细化管理责任,落实到人。要以项目经理牵头,项目核算员为主,项目其他人员共同参与,各负其责,建立健全成本管理的各项基础工作。要建立以落实责任制为手段,以降低成本提高经济效益为目的的成本分析与考核体系。[7]

2.2.3 建立合同履约考察机制,有效掌握项目的成本结果 为确保通过加强严格的合同管理实现有效控制成本的目的,在合同履约终了时,要对合同履约结果进行全面考核,真正落实各个岗位管理人员的责、权、利。对管理者、责任人进行考核,严格兑现奖惩,以便对项目的成本结果了然于胸。

参考文献:

[1]张爱宁.国际许可合同价格谈判技巧[j].中国律师.1999(6).

[2]赵界欢.浅谈加强工程项目合同管理[j].科技信息(科学教研).2007(26).

[3]高程.企业合同管理的方式与方法[j].内蒙古煤炭经济.2002(1).

[4]唐素蓉.施工企业工程项目成本管理[j].铁路工程造价管理.2006(1).

[5]陈启明.大型建设项目的合同谈判与合同管理[d].对外经济贸易大学硕士学位论文.2003.

[6]郝玉柱.以合同管理为突破口.深化项目成本管理.施工企业管理.2000(9).