高速鐵路路基及軌道工程第三章

1、3.1 無砟軌道設(shè)計(jì)無砟軌道設(shè)計(jì)l 彈性地基梁，是指擱置在具有一定彈性地基上，彈性地基梁，是指擱置在具有一定彈性地基上，各點(diǎn)與地基緊密相貼的梁，如鐵路枕木、鋼筋混各點(diǎn)與地基緊密相貼的梁，如鐵路枕木、鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)梁等。凝土條形基礎(chǔ)梁等。l 彈性地基梁與普通梁的區(qū)別彈性地基梁與普通梁的區(qū)別p普通梁式靜定的或有限次超靜定結(jié)構(gòu)；彈性地基梁是無窮多次超靜定結(jié)構(gòu)。p普通梁的支座通常看做剛性支座，即只考慮梁的變形；彈性地基梁則必須同時(shí)考慮地基的變形。 彈性地基梁的計(jì)算模型彈性地基梁的計(jì)算模型l 局部彈性地基模型局部彈性地基模型p 溫克爾假設(shè)溫克爾假設(shè)：kpy p 把地基模擬為剛性把地基模擬為剛性支座上

2、一系列獨(dú)立支座上一系列獨(dú)立的彈簧。的彈簧。p 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：局部彈性地基模型沒有反映地基的變形連續(xù)性，不能全面的反映地基梁的實(shí)際情況。但如果地基的上部為較薄的土層，下部為堅(jiān)硬巖石，這時(shí)將得出比較滿意的結(jié)果。半無限體彈性地基模型半無限體彈性地基模型彈性地基梁的受力和變形p 假設(shè)假設(shè)把地基看作一個(gè)均質(zhì)、連續(xù)、彈性的半無限體。p 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)反映了地基的連續(xù)整體性，同時(shí)從幾何上、物理上對(duì)地基進(jìn)行了簡化。p 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 彈性假設(shè)沒有反映土壤的非彈性性質(zhì)； 均質(zhì)假設(shè)沒有反映土壤的不均勻性； 半無限體的假設(shè)沒有反映地基的分層特點(diǎn)； 數(shù)學(xué)處理上比較復(fù)雜。 無砟軌道類型1.整體道床 支承塊式整體道床、整體澆注式整體道床

3、及彈性整體道床等；2.彈性支承塊 短軌枕式和長軌枕式；3.長枕埋入式 普通鋼筋長枕埋入式和預(yù)應(yīng)力鋼筋長枕埋入式；4.雙塊式軌枕 Rheda2000（武廣客專）和ZBLIN（鄭西客專）；5.板式軌道 普通鋼筋混凝土板式軌道、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板式軌道（日本板式（A型板、框架板式）、博格板式）、防振板式軌道和浮置板軌道等。 表2.1 無砟軌道結(jié)構(gòu)分類 圖2-1 A型板式軌道結(jié)構(gòu)圖1.軌道板p是把來自鋼軌和扣件的輪載均勻地傳遞給CA砂漿墊層，并把軌道縱向荷載和橫向荷載傳遞給混凝土凸形擋臺(tái)的板式結(jié)構(gòu)。n 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)處理：CA砂漿層作為彈性墊層，鋼軌和軌道板作為彈性支承的疊合梁；或鋼軌作為梁，軌道板作為平板

4、單元。n 軌道板外形：承軌槽式（隧道內(nèi)直線地段）和鐵墊板式(高架結(jié)構(gòu)或曲線地段）。n 軌道板尺寸約為4950mm2340mm200mm，板厚為160mm。采用C50級(jí)混凝土，板內(nèi)雙層雙向配置部分預(yù)應(yīng)力鋼筋。板上預(yù)留CA砂漿注入孔，將板定位后，從注入孔注入CA砂漿。2. CA砂漿層p 即在軌道板與混凝土基床間填充的乳化瀝青水泥砂漿墊層。厚度：一般在4050mm。p 作用n 為軌道提供適當(dāng)?shù)膹椥裕籲 填充軌道板與基床間的縫隙，調(diào)整施工中誤差；n 運(yùn)營期間，可采用補(bǔ)灌砂漿法調(diào)整基礎(chǔ)不均勻沉降。p 原料組成：水泥、瀝青乳劑、細(xì)砂、膨脹劑和速凝劑。3.3.混凝土凸形擋臺(tái)混凝土凸形擋臺(tái)即設(shè)置在軌道板兩端的

5、中間，與基床灌注成整體的圓柱形凸出擋塊。即設(shè)置在軌道板兩端的中間，與基床灌注成整體的圓柱形凸出擋塊。通常尺寸通常尺寸400mm400mm（直徑）（直徑）200mm200mm（高）。（高）。作用作用傳遞縱橫向荷載給基床，固定軌道板的位置；傳遞縱橫向荷載給基床，固定軌道板的位置；作為軌道板鋪設(shè)和整正的基準(zhǔn)點(diǎn)。作為軌道板鋪設(shè)和整正的基準(zhǔn)點(diǎn)。4.4.混凝土基床（亦稱底座）混凝土基床（亦稱底座）即現(xiàn)場(chǎng)就地灌注而成的基礎(chǔ)梁或板。通常采用即現(xiàn)場(chǎng)就地灌注而成的基礎(chǔ)梁或板。通常采用C30C30鋼筋混凝土。鋼筋混凝土。作用作用改善基礎(chǔ)條件；改善基礎(chǔ)條件；設(shè)置和調(diào)整曲線超高。設(shè)置和調(diào)整曲線超高。3528803019

6、0502480451401211線路中心線梁面鋼軌扣件軌道板CA砂漿調(diào)整層混凝土底座2400圖 2-9-1 秦沈客運(yùn)專線板式無碴軌道橫斷面圖圖 2-9-2 秦沈客運(yùn)專線板式無碴軌道平面與側(cè)剖面圖2.CRTS型板式軌道結(jié)構(gòu)p CRTS型板式無碴軌道包括平板型、框架型和減振型，適用于橋上、隧道內(nèi)和路基區(qū)段，主要由單元軌道板、CAM層、限位凸形擋臺(tái)及底座等組成。 路 基 基 床 表 層橋 梁 保 護(hù) 層梁 體隧 底 填 充 層C 4 0C 5 0鋼 軌1 7 6扣 件4 1軌 道 板1 9 0C A M 層5 0底 座3 0 0 ( 路 )2 0 0 ( 橋 隧 仰 )7 5 7 ( 路 )6 5

7、7 ( 橋 隧 仰 )8 1 5 ( 隧 無 仰 )2 4 0 03 0 0 0 （ 路 ）2 8 0 0 （ 橋 隧 ）I 型 板 式 無 碴軌 道 橫 斷 面 圖3 5 8 ( 隧 無 仰 )圖 2-10 CRTS型板式無碴軌道橫斷面圖圖 2-11 CRTS型平板式無砟軌道圖 2-12 CRTS型框架板式無砟軌道圖 2-13 非隧道區(qū)間內(nèi)的防震型軌道板v 表2-2 軌道結(jié)構(gòu)高度（mm）路 基 基 床 表 層橋 梁 保 護(hù) 層梁 體隧 底 填 充 層C 4 0 ( 底 座 )C 5 0鋼 軌1 7 6扣 件4 0軌 道 板2 0 0C A M 層3 0支 承 層或 底 座3 0 0 ( 路

8、隧 )2 0 0 ( 橋 )7 7 4 ( 路 隧 ) 2 5 5 0 2 9 5 0承 臺(tái)2 8C 2 0 ( 支 承 層 )6 7 4 ( 橋 )圖 2-14 CRTS 型板式無碴軌道橫斷面圖圖 2-15 CRTS 型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)詳圖p 軌枕埋入式彈性軌道是將木枕、鋼筋混凝土軌枕或其他形式的軌枕埋入現(xiàn)澆的鋼筋混凝土軌道板中形成的軌道結(jié)構(gòu)。3.1 德國鐵路的無砟軌道 為適應(yīng)高速行車的需要，德國一直致力于無碴軌道的研發(fā)與試鋪。v 初期的板式：1959年，隧道內(nèi)首次試鋪，1967年，厄爾達(dá)車站及班堡福爾海區(qū)間等地鋪設(shè)了多處板式。v 中期的長枕埋入式：1972年在拉達(dá)車站上試鋪了雷達(dá)型長枕埋入

9、式無碴軌道，該型無碴軌道維修量小、運(yùn)營效果良好，被確定為以后發(fā)展的主型軌道。雷達(dá)軌道經(jīng)過數(shù)次結(jié)構(gòu)上的修改與完善，完善為適合于隧道內(nèi)、橋上及土質(zhì)路基上的各種雷達(dá)軌道系列。p 雙塊式無砟軌道：發(fā)展至雷達(dá)HST和雷達(dá)2000型的雙頭軌枕，并以雷達(dá)2000型軌道作為主型無碴軌道。意見的柏林-漢諾威和法蘭克福-科隆兩條高速鐵路上鋪設(shè)無碴軌道的長度分別為70%和100%。圖 2-26-1 秦沈線橋上長枕埋入式無碴軌道平面及側(cè)立面圖 圖 2-26-2 秦沈線橋上長枕埋入式無碴軌道橫斷面圖 心線路線中梁 體國產(chǎn)60kg/m鋼軌WCK型軌枕道床板填充混凝土隔離層混凝土底座圖 2-27 隧道及高架橋上長軌枕埋入式

10、無砟軌道秦沈線橋上長枕埋入式無碴軌道 圖 2-34 中心水溝支承塊式整體道床 圖 2-35 堅(jiān)實(shí)基巖隧道內(nèi)支承塊式整體道床 圖 2-36 隧道抑拱上支承塊式整體道床 圖 2-37 短枕木式整體道床結(jié)構(gòu)圖 2-38 無枕式整體道床結(jié)構(gòu)3.3.彈性整體道床彈性整體道床在整體道床與結(jié)構(gòu)底座間鋪設(shè)一層在整體道床與結(jié)構(gòu)底座間鋪設(shè)一層30mm30mm左右厚的彈性絕左右厚的彈性絕緣材料與塑料油膏混合物或橡膠瀝青混凝土，達(dá)到軌道緣材料與塑料油膏混合物或橡膠瀝青混凝土，達(dá)到軌道減振效果軌道結(jié)構(gòu)形式減振效果軌道結(jié)構(gòu)形式。成都客站曾鋪設(shè)該種軌道，整。成都客站曾鋪設(shè)該種軌道，整體道床與底座間鋪設(shè)體道床與底座間鋪設(shè)50

11、mm50mm厚的拆線廢舊輪胎制成的顆粒。厚的拆線廢舊輪胎制成的顆粒。 4.4.英國英國PACTPACT軌道（軌道（Paved Concrete TrackPaved Concrete Track）PACTPACT型軌道型軌道是將鋼軌通過彈性墊層直接鋪設(shè)在軌道板上，是將鋼軌通過彈性墊層直接鋪設(shè)在軌道板上，鋼軌連續(xù)支承在軌道板上的由橡膠制成的長帶式墊層上鋼軌連續(xù)支承在軌道板上的由橡膠制成的長帶式墊層上的軌道結(jié)構(gòu)。鋪設(shè)時(shí)，先鋪的軌道結(jié)構(gòu)。鋪設(shè)時(shí)，先鋪38cm38cm的混凝土層，其上放置的混凝土層，其上放置長度為長度為2.5-6.1m2.5-6.1m的鋼筋網(wǎng)，并把它焊接成的鋼筋網(wǎng)，并把它焊接成200m200m長，然后長，然后連續(xù)灌注混凝土。連續(xù)灌注混凝土。圖2-44 WJ-8型扣件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2.日本無砟軌道的不分開式扣件圖2-45 日本直接4型扣件1-六角頭螺紋道釘；2-墊圈；3-蛋形彈片；4-埋栓；5-楔塊；6-