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文檔簡介
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(jìn)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(kuò)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?jǐn)偟矫扛壵砻嫔系闹С辛赏ㄟ^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(hù)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
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