第十章路基基床

一、路基荷載路基的荷載是指作用在路基面上的應(yīng)力。它包含兩部分：一部分是線路上部結(jié)構(gòu)的重量作用在路基面上的應(yīng)力，即靜荷載；另一部分是列車行駛時輪載力通過上部結(jié)構(gòu)傳遞到路基面上的動應(yīng)力，即動荷載。普通鐵路路基設(shè)計當(dāng)須要考慮荷載的影響時，計算中常把靜荷載和動荷載一并簡化作為靜荷載處理，即通常的換算土柱法。但是高速鐵路的路基設(shè)計必須進行動態(tài)分析，這就不能簡單地把動荷載作為靜荷載處理，此時，須要計算列車動荷載的作用在路基中所產(chǎn)生的動應(yīng)力的大小和分布規(guī)律。（一）靜荷載——換算土柱法1、列車(活)荷載標(biāo)準(zhǔn)圖10－1中——活載圖示2、換算土柱

兩個簡化假定：（1）把列車(活)荷載作為靜荷載處理；（2）把列車(活)荷載和軌道靜荷載的總重P，簡化為與路基土同質(zhì)的土柱，均布地作用在路基面上。該土柱的高度稱換算高度，，式中a為土柱的寬度，按荷載擴散角45°計算；γ為路基土的容重，如圖10—2所示。圖10－2換算土柱圖示表l0－1列車和軌道荷載換算土柱高度及分布寬度（二）動荷載1、荷載的分擔(dān)作用

圖10－4荷載分擔(dān)作用及鋼軌撓曲變形曲線

圖10—4為荷載分擔(dān)作用示意圖。在輪載力P作用下，鋼軌的垂向撓曲變形曲線的影響范圍與輪載力大小和鋼軌、軌枕、道床、路基等的剛度有關(guān)。剛度大影響范圍小，剛度小則影響范圍大。一般約為7根軌枕寬度，亦即輪載力P由7根軌枕分擔(dān)。圖10－5枕面支撐力的分配比例(日本)

分攤到每根軌枕面上的支承力可通過有關(guān)計算解出。此外，可采用簡化假定：由于第4根軌枕(向一側(cè)排序)枕面的支承力已經(jīng)很小，因此常簡化假定由5根軌枕分擔(dān)，分擔(dān)到每根枕面上的支承力，日本假定分別為0.4P，0.2P及0.1P，如圖10—5所示。2、路基面上的動應(yīng)力圖10－6單根枕木下的壓力分布(德國)（1）一般規(guī)律軌枕頂面的支承力通過軌枕和道床向下往路基中傳播。圖10—6表示單根軌枕在線路縱向即軌枕橫斷面方向上的傳播情況，圖中左側(cè)為木枕情況，右側(cè)為鋼筋混凝土軌枕情況。（2）簡化計算法

我國鐵科院建議按圖10－10的計算圖式計算路基面動應(yīng)力的最大值σdmax，并以此作為高速鐵路路基的設(shè)計荷載。當(dāng)Ps＝200kN，枕距a＝56cm，車速v＝300km/h時，計算得σdmax≈100kPa。圖10－10路基面動應(yīng)力的最大值二、路基基床結(jié)構(gòu)（一）基床的作用及對基床的要求1．強度要求：應(yīng)有足夠的強度以抵抗列車荷載產(chǎn)生的動應(yīng)力而不致破壞；能抵抗道碴壓入基床土中從而防止道碴陷槽等病害的形成；在路基填筑階段能承受重型施工車輛走行而不形成印坑，以免留下隱患。2．剛度要求：在列車荷載的重復(fù)作用下，塑性累積變形要小，以避免形成過大的不均勻下沉造成軌道的不平順，增加養(yǎng)護維修的困難。在列車高速行駛時，基床的彈性變形應(yīng)滿足高速走行的安全性和舒適性要求。同時能保障道床的穩(wěn)固。3．優(yōu)良的排水性：能夠防止雨水浸入軟化和凍融等危害。（二）基床結(jié)構(gòu)和材料基床結(jié)構(gòu)基本上可分為兩種：1、二層系統(tǒng)傳統(tǒng)的普通線路多為道床與土質(zhì)基床直接相連的二層系統(tǒng)，稱為土基床。土基床要求用優(yōu)質(zhì)填料填筑。2、多層系統(tǒng)或強化基床結(jié)構(gòu)道床、基床表層、路基三、基床病害及整治1、基床病害翻漿冒泥、下沉、擠出和凍害2、基床病害整治（1