單元板式無砟軌道結構與設計總結

目錄主要計算方法單元板式無砟軌道組成1單元板式無砟軌道結構功能分析和設計理論總結2345單元板式無砟軌道設計理論單元板式無砟軌道設計技術一、我國無砟軌道組成組成鋼軌；扣件（含充填式墊板）；預制軌道板；水泥瀝青砂漿調整層；混凝土底座；凸型擋臺及周圍填充樹脂；

線網(wǎng)規(guī)劃方案評價方案評價基本原則：目錄主要計算方法單元板式無砟軌道組成1單元板式無砟軌道結構功能分析和設計理論總結2345單元板式無砟軌道設計理論單元板式無砟軌道設計技術二、國內外外無砟軌道結構功能分析和設計理論總結日本板式軌道設計思路（1）兩剛性較大的承載層中間，設置剛性較小的用于施工調整及緩沖協(xié)調的夾層（2）施工快捷（采用預制軌道板），方便維修（采用單元式結構），造價合理（一個鋼軌大修周期回收增加的造價）（3）豎向力分層傳遞、水平力（縱橫向力）與豎向力分開承受和傳遞，軌道傳力路線清楚、部件功能明確。設計理論與方法日本板式無砟軌道中軌道板的設計采用容許應力法，需進行包括疲勞、異常輪重、施工荷載等在內的設計檢算。溫度影響未納入軌道板設計，但在計算軌道板荷載應力時考慮板底不均勻支承，并將平板改為框架板以減少溫度梯度影響。路基上底座板的設計采用極限狀態(tài)設計法，考慮了路基不均勻沉降對底座板受力的影響，底座板因相對較長而考慮了混凝土收縮的影響。目錄二、國內外外無砟軌道結構功能分析和設計理論總結我國無砟軌道設計思路我國無砟軌道在不斷地發(fā)展和完善，繼隧道內整體道床，橋上無砟軌道無枕梁之后，發(fā)展了彈性支承塊式，板式，長枕埋入式、雙塊式、縱聯(lián)板式無砟軌道等多種型式

由于我國客專無砟軌道的主要型式尚未最后固定，因此設計思路也未完全成形設計理論與方法在設計上，我國單元式無砟軌道主要考慮列車荷載，基于容許應力法進行結構設計，并依據(jù)經驗或最小配筋率對結構加強配筋。在有些線路上，開始考慮溫度變化的影響，但尚未形成固定的設計方法。對疲勞檢算、裂紋控制和耐久性設計方面的考慮也顯不夠。目錄國內外外無砟軌道結構功能分析和設計理論總結國內外外無砟軌道結構功能分析和設計理論總結國內外外無砟軌道道結構功能分析和和設計理論總結國內外外無砟軌道道結構功能分析和和設計理論總結國內外外無砟軌道道結構功能分析和和設計理論總結2006年客運無砟軌道再再創(chuàng)新國內外外無砟軌道道結構功能分析和和設計理論總結目錄錄主要計算方法單元板式無砟軌道組成1單元板式無砟軌道結構功能分析和設計理論總結2345單元板式無砟軌道設計理論單元板式無砟軌道設計技術彈性地基梁體理論論將鋼軌、軌道板、、底座構成的無砟砟軌道在縱向和橫橫向上視為視為彈彈性地基上的疊合合梁處理。彈性地基基梁板理理論彈性地基基疊合梁梁鋼軌采用用彈性點點支撐雙層彈性性扣件的的軌下墊墊板采用用單個線線性點支支承彈簧簧、板下下墊板采采用剛度度較大彈彈性薄板板模擬，，軌道板板與底座座板采用用彈性薄薄板，CA砂漿層以以及基礎礎的支承承采用均均布彈簧簧模擬鋼軌、扣扣件仍采采用彈性性點支承承梁、線線性彈簧簧模擬，，軌道板板、砂漿漿層、底底座等部部分則采采用實體體有限元元模擬三、主要要計算方方法簡介介三、主要要計算方方法簡介介梁板理論論與疊合合梁理論論比較：：縱向彎矩矩吻合較較好，梁梁板理論論略小疊合梁理理論橫向向彎矩偏偏大三、主要要計算方方法簡介介梁板理論論與梁體體理論比比較：1)縱向正彎彎矩吻合合良好2)梁板理論論縱向負負彎矩及及橫向彎彎矩較大大目錄錄主要計算方法單元板式無砟軌道組成1單元板式無砟軌道結構功能分析和設計理論總結2345單元板式無砟軌道設計理論單元板式無砟軌道設計技術四、單元元板式無無砟軌道道設計理理論1234列車荷載載設計參數(shù)數(shù)取值溫度荷載載混凝土收收縮線下基礎礎變形1、列車荷載載新干線板式軌道垂向荷載見表，起設計輪重主要考慮因車輪扁疤而使動力作用增大的因素。為了考慮安全起見，確定設計輪重時考慮最大扁疤產生的動輪重可取靜輪重的3倍。列車荷載日本新干線無砟軌道設計荷載線路類型項目新干線既有線設計輪重255270疲勞檢算124104異常輪重3403601、列車荷載載UIC71荷載圖式1、列車荷荷載無砟軌道道動載計計算公式式：列車強度度檢算荷荷載豎向設計計荷載橫向設計計荷載取靜輪載載的1.5倍取靜輪載載的0.8倍四、單元元板式無無砟軌道道設計理理論1234列車荷載載設計參數(shù)數(shù)取值溫度荷載載混凝土收收縮線下基礎礎變形2.溫度荷載載氣溫變化的復雜性混凝土結構熱傳導性差沿板厚均勻分布的整體升降溫沿板厚方向的溫度梯度無砟軌道道結構溫溫度變化化引起軌道道板及底座的的伸縮變變形引起軌道道板的翹翹曲變形形當變形受受阻時將將產生溫溫度應力力2.溫度荷載載我國溫度度荷載取取值：參考國外外相關設設計參數(shù)數(shù)：單元板式式無砟軌軌道底座座混凝土土年降溫溫溫差按按40℃℃取值。軌道板（（平板））的溫度度梯度按按45℃℃/m取值。2.溫度荷載載對于單元元板式無無砟軌道道，伸縮縮溫度應應力受板底當當量摩阻阻力、鋼軌扣件件縱向阻阻力及凸臺周圍圍填充樹樹脂彈性性等因素影影響，伸伸縮溫度度力計算算公式為為：溫度伸縮縮應力2.溫度荷載載板底摩阻阻力與板底層層間連接接形式有有關，其其值為2.溫度荷載載溫度翹曲曲應力四、單元元板式無無砟軌道道設計理理論1234列車荷載載設計參數(shù)數(shù)取值溫度荷載載混凝土收收縮線下基礎礎變形3、混凝土土收縮混凝土裸裸露面積積混凝土齡齡期計算考慮因素結構厚度度第一階段段為0-90天，第二二階段為為90天-80年，計算算出兩階段的收縮應變變并相加加。在設計計時將收收縮應變變換算為溫溫度變化幅度度，按降降溫考慮慮，一般按按降溫幅幅度約30℃℃考慮。3、混凝土土收縮混凝土收收縮荷載載取值：：參照《鐵路橋涵涵設計基基本規(guī)范范》：對于鋼鋼架、拱拱等超靜靜定結構構、預應應力混凝凝土結構構、結合合梁等，，應考慮慮混凝土土收縮的的影響。。它的影影響可按按降低溫溫度的方方法來計計算。四、單元元板式無無砟軌道道設計理理論1234列車荷載載設計參數(shù)數(shù)取值溫度荷載載混凝土收收縮線下基礎礎變形梁體的撓曲變形基礎不均勻沉降梁端轉角墩臺沉降基礎變形4、線下基基礎變形形我國路基基不均勻勻沉降按按15/20mm取值兩段轉角角按1‰取值4.1基礎變形形計算方方法基礎變形形4.2荷載組合合荷載按性性質和發(fā)發(fā)生的幾幾率分為為：施工臨時時荷載基礎變形形溫度荷載載混凝土收收縮和徐變列車荷載制動力或或牽引力結構自重重4.2荷載組合合橋上結構設計荷載組合路基上結構設計荷載組合隧道內結構設計荷載組合不同線下下基礎上上：按照主力力組合進進行結構構設計按照主力力+附加力組組合進行行檢算按照主力力組合結結構設計計：列車豎向設計計荷載+溫度梯度度荷載+混凝土收收縮+年溫差溫溫度荷載載+橋梁撓曲曲按照主力力結構設設計：列車豎向荷載載+混凝土收收縮同時滿足強度度和裂縫縫寬度的影響目錄錄主要計算方法單元板式無砟軌道組成1單元板式無砟軌道結構功能分析和設計理論總結2345單元板式無砟軌道設計理論單元板式無砟軌道設計技術設計技術術凸型擋臺臺的設計計5、單元板板式無砟砟軌道設設計技術術混凝土底底座的設設計伸縮縫的的設計扣件的適適應性過渡段設設計混凝土軌軌道板的的設計充填式墊墊板的設設計及施施工工藝藝軌道板的的設計板底摩阻阻力與板板底層間間連接形形式有關關，其值值為軌道板的的設計板底摩阻阻力與板板底層間間連接形形式有關關，其值值為軌道板的的設計板底摩阻阻力與板板底層間間連接形形式有關關，其值值為軌道板的的設計板底摩阻阻力與板板底層間間連接形形式有關關，其值值為軌道板的的設計板底摩阻阻力與板板底層間間連接形形式有關關，其值值為溫度荷載載板底摩阻阻力與板板底層間間連接形形式有關關，其值值為軌道板的的設計板底摩阻阻力與板板底層間間連接形形式有關關，其值值為溫度荷載載板底摩阻阻力與板板底層間間連接形形式有關關，其值值為軌道板的的設計板底摩阻阻力與板板底層間間連接形形式有關關，其值值為溫度荷載載板底摩阻阻力與板板底層間間連接形形式有關關，其值值為軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋設計荷載載組合※預應力平平板考慮慮的荷載載及其組組合縱向：主力組合合列車豎向向設計荷荷載+溫度翹曲曲主力+附加力組組合列車豎向向檢算荷荷載+溫度翹曲曲+路基不均均勻沉降降橫向：主力組合合列車豎向向設計荷荷載+列車橫向向荷載+溫度翹曲曲軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋設計荷載載組合※框架板考考慮的荷荷載及其其組合縱向：主力組合合列車豎向向設計荷荷載主力+附加力組組合列車豎向向檢算荷荷載+路基不均均勻沉降降橫向：主力組合合列車豎向向設計荷荷載+列車橫向向荷載軌道板的的設計200~250KM/h運營條件件下軌道道板設計計①軌道板設設計彎矩矩表：框架架板設計計彎矩軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋表：框架架板檢算算彎矩軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋表：平板板設計彎彎矩軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋表：平板板檢算彎彎矩軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋表：框架架板配筋筋軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋②預應力力平板檢檢算a.軌道板縱縱向軌道板縱縱向預應應力筋數(shù)數(shù)量：12（根）截面設計計承載能能力在扣扣除混凝凝土收縮縮、徐變變引起的的損失后后強度計算算得到極極限承載載彎矩取M=188.3軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋②預應力力平板檢檢算b.軌道板橫橫向軌道板縱縱向預應應力筋數(shù)數(shù)量：16（根）截面設計計承載能能力在扣扣除混凝凝土收縮縮、徐變變引起的的損失后后強度計算算得到極極限承載載彎矩取M=294.5軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋表：框架架板配筋筋計算依據(jù)截面設計承載能力極限承載能力橋規(guī)縱向24.974.4橫向26.659.4由上表可可知：預預應力平平板截面面承載能能力滿足足設計要要求軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋③框架板板檢算a.板端縱向向檢算主力作用用下檢算算◆強度檢檢算在荷載作作用下，，軌道板板所受壓壓應力為為鋼筋所受受拉應力力軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋◆裂縫檢檢算同時考慮慮列車荷荷載、溫溫度變化化和混凝凝土收縮縮，其裂裂縫;軌道板的的設計軌道板設設計彎矩矩及配筋筋③框架板板檢算b.板端橫向向檢算主力作用用下檢算算◆強度檢檢算軌道板所所受壓應應力為鋼筋所受受拉應力力軌道板板的設設計軌道板板設計計彎矩矩及配配筋◆裂縫縫檢算算同時考考慮列列車荷荷載、、溫度度變化化和混混凝土土收縮縮，其其裂縫縫;軌道板板的設設計軌道板板設計計彎矩矩及配配筋③框架架板檢檢算c.板中縱縱向檢檢算主力作作