無砟軌道軌道板設(shè)計課件

CRTSI型板式無砟軌道

軌道板設(shè)計

王繼軍

鐵科院鐵建所

2008.12.23匯報內(nèi)容工作概述設(shè)計依據(jù)設(shè)計原則設(shè)計參數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計1.工作概述工作成果單元板式無碴軌道的前期總結(jié)（遂渝線、贛龍線、秦沈線）單元板式無碴軌道設(shè)計計算參數(shù)的確定單元板式無碴軌道設(shè)計理論和設(shè)計模型的建立單元板式無碴軌道在列車荷載、溫度荷載和基礎(chǔ)沉降影響下的多工況、多參數(shù)的結(jié)構(gòu)靜力計算分析單元板式軌道結(jié)構(gòu)部件（軌道板、混凝土底座、凸形擋臺）的創(chuàng)新設(shè)計單元板式軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新點優(yōu)化預(yù)應(yīng)力軌道板的預(yù)應(yīng)力體系，在滿足承載強(qiáng)度的前提下，降低軌道板制造成本；以客運(yùn)專線主型梁（32m簡支梁）為基準(zhǔn)，確定了橋梁、路基和隧道內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軌道板的型式尺寸，即：4962mm×2400mm×190mm，扣件節(jié)點等間距布置（間距629mm），從設(shè)計上保證無砟軌道縱向剛度的均勻性；混凝土底座外形尺寸及配筋優(yōu)化。路基區(qū)段底座寬度由原來的3.2m減為3.0m，橋隧區(qū)段采用2.8m，在理論計算分析的基礎(chǔ)上，對不同結(jié)構(gòu)物上混凝土底座配筋進(jìn)行了設(shè)計優(yōu)化，節(jié)省工程造價；

凸形擋臺結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計優(yōu)化，改善其施工性能；配套采用自主研發(fā)的低剛度、無擋肩彈性分開式扣件結(jié)構(gòu)，適應(yīng)不同線路條件下軌道幾何狀態(tài)的高精度調(diào)整。1.工作概述單元板式無碴軌道(PF、RF框架板)1.工作概述鋼軌

凸形擋臺底座混凝土扣件

軌道板

CA砂漿

單元板式無碴軌道(雙向預(yù)應(yīng)力軌道板)1.工作概述

《關(guān)于客運(yùn)專線無砟軌道技術(shù)再創(chuàng)新工作的指導(dǎo)意見》鐵工管函[2006]1006號

《關(guān)于印發(fā)“國內(nèi)外無砟軌道系統(tǒng)技術(shù)總結(jié)與研究分析”和“客運(yùn)專線無砟軌道結(jié)構(gòu)型式的研究與選擇”技術(shù)評審意見的通知》科技基[2007]69號

《關(guān)于建設(shè)武廣客運(yùn)專線武漢綜合試驗段開展無砟軌道技術(shù)再創(chuàng)新的通知》鐵科技函[2007]331號

《關(guān)于印發(fā)“客運(yùn)專線綜合接地技術(shù)實施辦法”（暫行）的通知》鐵集成〔2006〕220號

《客運(yùn)專線無砟軌道結(jié)構(gòu)型式的研究與選擇總報告》《客運(yùn)專線單元板式無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計方案研究報告》2.設(shè)計依據(jù)3.設(shè)計原則混凝土軌道板按容許應(yīng)力法設(shè)計?？蚣苄蛙壍腊宀捎娩摻罨炷两Y(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計基于《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》。裂縫寬度不應(yīng)超過0.2mm。預(yù)應(yīng)力混凝土軌道板采用雙向后張、部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計基于《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，計算截面在設(shè)計動輪載作用下，混凝土受拉邊緣允許出現(xiàn)不大于0.7fct的拉應(yīng)力。軌道板混凝土應(yīng)符合《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定》的相關(guān)要求。軌道板按配套采用WJ-7型扣件系統(tǒng)設(shè)計，扣件支點間距≤650mm。軌道板設(shè)計應(yīng)滿足高頻諧振式軌道電路的相關(guān)要求。軌道板設(shè)計應(yīng)滿足客運(yùn)專線綜合接地系統(tǒng)的相關(guān)要求。3.設(shè)計原則4.設(shè)計參數(shù)設(shè)計動輪載為255kN。雙向預(yù)應(yīng)力軌道板的長度、寬度、厚度分別為4962mm、2400mm、190mm；框架型軌道板的長度、寬度、厚度分別為4962mm、2400mm、190mm，其中空部位長度、寬度分別為2800mm和700mm。扣件節(jié)點間距為629mm。4.設(shè)計參數(shù)框架型軌道板混凝土強(qiáng)度等級為C50，其抗壓極限強(qiáng)度fc為36.5MPa，抗拉強(qiáng)度fct為3.08MPa；雙向預(yù)應(yīng)力軌道板混凝土強(qiáng)度等級為C60，其抗壓極限強(qiáng)度fc為43.5MPa，抗拉強(qiáng)度fct為3.48MPa；錨穴封端應(yīng)采用無收縮混凝土，強(qiáng)度等級為C40；普通鋼筋采用II級熱軋帶肋鋼筋；預(yù)應(yīng)力鋼筋采用強(qiáng)度不低于1300Mpa的預(yù)應(yīng)力鋼棒。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計有限元計算模型（梁板模型）a)平板b)框架板5.結(jié)構(gòu)設(shè)計軌道板在設(shè)計荷載作用下的彎矩云圖平板縱向彎矩云圖框架板縱向彎矩云圖5.結(jié)構(gòu)設(shè)計軌道板在溫度影響下的力學(xué)分析軌道板縱向應(yīng)力云圖軌道板橫向應(yīng)力云圖5.結(jié)構(gòu)設(shè)計軌道板的設(shè)計彎矩彎矩（kN.m/m）沿軌道方向MX軌道垂直方向My300kN設(shè)計輪重軌道板端部上側(cè)－8.22－19.0下側(cè)17.523.0軌道板中央部上側(cè)－8.22－19.0下側(cè)17.523.0

混凝土軌道板設(shè)計彎矩的計算是在梁-板-板模型的基礎(chǔ)上，通過大量的參數(shù)對比分析，進(jìn)行了多種工況的靜力計算，并綜合考慮列車荷載、溫度荷載以及路基不均勻沉降變形所帶來的影響，而且對制造、運(yùn)輸和施工過程中混凝土軌道板所受的彎矩也進(jìn)行了詳細(xì)計算，綜合考慮取表中數(shù)值作為混凝土軌道板的設(shè)計彎矩。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計特點框架型軌道板預(yù)應(yīng)力平板采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；配筋按截面中心對稱布置；軌道內(nèi)預(yù)埋扣件絕緣套管和起吊螺母。采用部分預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；如果軌道板僅配有預(yù)應(yīng)力鋼筋，且要求在使用荷載作用下全斷面受壓（全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)），那么由于施加的預(yù)應(yīng)力過大，有造成軌道板承壓面附近局部破壞的危險，并會導(dǎo)致軌道板翹曲增大，因此，本設(shè)計采用較低的預(yù)應(yīng)力筋配合較多非預(yù)應(yīng)力鋼筋的結(jié)構(gòu)型式，即不允許開裂的部分預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，截面邊緣混凝土拉應(yīng)力不超過0.7fct（fct

為混凝土的抗拉強(qiáng)度）。配筋對稱于截面中心。軌道板內(nèi)預(yù)埋扣件絕緣套管和起吊螺母。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計軌道板的預(yù)應(yīng)力體系特點采用高強(qiáng)度無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒

1)預(yù)應(yīng)力回縮損失?。?/p>

2)張拉工藝簡單，省略了低回縮錨具的二次張拉工藝；

3)采用鋼棒表面涂刷隔離層的工藝，避免了無粘結(jié)鋼絞線表面防護(hù)困難的問題；

4)錨穴尺寸減小，有利于預(yù)應(yīng)力體系的防護(hù)；配套張拉設(shè)備重量輕、操作方便、性能可靠；

5)成本較原鋼絞線體系明顯降低。

5.結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計檢算表1預(yù)應(yīng)力軌道板應(yīng)力檢算結(jié)果及容許值檢算項目檢算結(jié)果容許值軌道縱向軌道橫向截面邊緣混凝土最大壓應(yīng)力(Mpa)板下側(cè)5.285.8221.75MPa（0.5fc）截面邊緣混凝土最大拉應(yīng)力(Mpa)板上側(cè)0.581.662.436MPa（0.7fct）鋼筋應(yīng)力幅(MPa)預(yù)應(yīng)力筋6.10－鋼棒[Δσ]=200MPa非預(yù)應(yīng)力筋13.3022.03帶肋鋼筋[Δσ]=150MPa5.結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計檢算表2非預(yù)應(yīng)力框架板應(yīng)力檢算結(jié)果及容許值檢算項目軌道板位置檢算結(jié)果容許值軌道縱向軌道橫向截面配筋率板端0.88％0.98％最小配筋率0.20％（Ⅱ級鋼筋、C50混凝土要求）板中0.97％0.79％截面邊緣混凝土最大壓應(yīng)力(MPa)板端下側(cè)6.15.418.2MPa（廠制構(gòu)件可提高10%）板中下側(cè)5.86.4鋼筋最大拉應(yīng)力(MPa)板端下側(cè)116118180MPa板中下側(cè)106140計算裂縫寬度(mm)板端下側(cè)0.140.100.2mm板中下側(cè)0.130.165.結(jié)構(gòu)設(shè)計針對諧振式軌道電路軌道板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計（1）由于預(yù)應(yīng)力鋼棒采用了隔離層，縱、橫向預(yù)應(yīng)力筋不交叉。為適應(yīng)軌道電路的要求，縱向雙孔錨墊板在秦沈、贛龍、遂渝線的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，以保證預(yù)應(yīng)力筋不形成閉合回路。（2）對鋼筋交叉點進(jìn)行套管隔離的方案在軌道板制造過程中工藝煩瑣、絕緣質(zhì)量也難以保證，因此設(shè)計中對軌道板中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋、箍筋、架立筋采用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋，其技術(shù)要求應(yīng)符合《環(huán)氧樹脂涂層鋼筋》（JG3042-1997）的相關(guān)技術(shù)規(guī)定。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計針對綜合接地軌道板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計

上層的1根橫向鋼筋采用普通鋼筋，其余橫向鋼筋采用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋，縱向鋼筋全部采用普通鋼筋。接地縱橫向鋼筋間的連接采用焊接方式；涂層鋼筋中的絕緣材料(環(huán)氧樹脂)的厚度按大于0.18mm小于0.2mm控制。

軌道板的設(shè)計優(yōu)化鋼軌支點間距優(yōu)化軌道板的設(shè)計優(yōu)化軌道板的設(shè)計優(yōu)化軌道板的設(shè)計優(yōu)化軌道板的設(shè)計優(yōu)化軌道板的設(shè)計優(yōu)化7.技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化預(yù)應(yīng)力軌道板的預(yù)應(yīng)力體系，在滿足承載強(qiáng)度