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京雄高铁的“铁大智慧”

--石家庄铁道大学参与京雄高铁智能化建设侧记

12月27日,全长91公里的京雄高铁正式开通运营。在2年又10个月的紧张建设中,石家庄铁道大学一批科研工作者以国家需要为研究方向,主动对接建设需求,为京雄高铁的“智能化、数字化、信息化”建设和区域经济发展贡献了“铁大智慧”。

张志国--做高铁建设安全的把脉人

实时监测每一道工序、全面掌握每一条参数,让大型交通基础建设在复杂多变的环境下,仍然能高效保障建设安全和建筑质量--石家庄铁道大学张志国教授就是这样的高铁建设安全把脉人。

为防止桥梁建设中施工支架倒塌,需要做支架监测;为做好大型架桥机工作时的运行安全,防止数百吨的架桥机倾覆,需要提前做好架桥机支腿应力监测;为保障桥梁结构混凝土浇筑的质量实现百年寿命,需要做冬季混凝土温度监控;为提高索拱组合大桥的安全性能和抗震能力,就需要做好斜吊索的索力监测……在京雄高铁建设中,张志国教授组建了一支有10多名师生的施工监测团队,忙碌在高铁沿线的建设大潮中,他发挥学校在交通基础设施建设领域的学科优势,融合现代信息技术和土木施工技艺,依托铁路信息化实验室,建立了远程动态监测平台,利用云平台实现了对各个施工环境的在线实时监测,自动预警报警,为桥梁施工安全和工程质量提供了保障,被誉为高铁建设安全的把脉人。

在上跨南水北调(72+128+72)m大跨连续梁桥转体施工过程中,张志国创新理念和方法,构建全方位自动化监测体系,并在云端实现了监测数据与BIM模型的联动,为连续梁转体施工的安全、高效和全数据可视化,提供了有力的技术支持,谱写了科技助力重大工程施工新篇章。

李运生--像搭积木一样建高铁

把承载高铁运行的巨大桥梁拆分成管桩、桥墩、箱梁和桥面系等,在固定工场实施标准化全预制,再转运至工地像搭积木一样实施模块化拼装,大量节约了人力成本、时间成本和资源成本,有效减少了土地占用,较好实现了绿色建筑。围绕这一思路,铁道大学李运生教授与参研专家团队一起,承担了高铁桥梁装配式一体化的理论分析、试验测试和优化研究。

为贯彻雄安新区绿色建筑的概念,执行国铁集团智能高铁的建设目标,高铁桥梁装配式一体化施工理念在京雄城际铁路施工中应运而生,“高铁桥梁装配式一体化关键技术研究”也作为一个子课题,在2018年京雄城际高铁开始规划建设之际,进入了中国铁路总公司就确立了《智能京雄关键技术研究》系统性重大课题。

预制拼装桥墩和预制桥面系是在铁路上首次采用,为验证其安全性、可靠性,经专家组反复论证,从试验方案设计、试验制作,到最后的实测分析,课题组解决了一个又一个困难,试验最终结果表明装配式桥墩和桥面系的受力满足设计要求,并在京雄城际铁路固霸特大桥上1公里区段内成功应用。

高铁桥梁模块化设计和施工,践行了绿色、环保理念,是智能铁路桥梁建造方式的重大变革,填补了中国桥梁装配式领域的空白,为我国铁路桥梁建造向工业化、智能化方向转型升级奠定了坚实基础。

冯怀平--路基智能压实的先行者

坚实平稳的路基是高铁顺畅运行的基石。传统路基建设中,压实-通过人工检测含水率来检测压实度,反复进行,直至压实合格。这一过程,往往会耗费大量时间和人力。

“问题呼唤革新!”铁道大学冯怀平教授在思考如何提高路基压实效率中提出,“精准测量含水率,是控制路基压实质量的重要手段。”他创新性地采用“压-测”智能组合,并有效排除测量干扰,研发了“高铁路基填料智能含水率随车实时检测系统”,实现了路基压实的智能化和高速度。

该技术采用室内试验与现场标定相结合的方法,提出基于智能压实体系下电阻率、含水率、压实指标关系模型,制定消除影响测试误差及提高耐久性的方法,最后基于电阻率法构建了一种可实现高铁填料路基含水率实时、连续测试的系统,促进了智能压实技术理论更完备、结果更可靠,为高铁等重大工程实现智能质量控制提供新思路。

该技术作为人工智能应用于高铁路基压实质量控制体系的重要组成部分,被选入了中国铁路总公司《京张京雄高铁智能建造技术深化研究》课题中《基于范德堡法的铁路路基含水率定量化判断技术研究》关于高铁路基智能含水率测试课题。