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(chē)行駛時(shí)輪載力通過(guò)上部結(jié)構(gòu)傳遞到路基面上的動(dòng)應(yīng)力，即動(dòng)荷載。普通鐵路路基設(shè)計(jì)當(dāng)須要考慮荷載的影響時(shí)，計(jì)算中常把靜荷載和動(dòng)荷載一并簡(jiǎn)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(jì)必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，這就不能簡(jiǎn)單地把動(dòng)荷載作為靜荷載處理，此時(shí)，須要計(jì)算列車(chē)動(dòng)荷載的作用在路基中所產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力的大小和分布規(guī)律。（一）靜荷載——換算土柱法1、列車(chē)(活)荷載標(biāo)準(zhǔn)圖10－1中——活載圖示2、換算土柱

兩個(gè)簡(jiǎn)化假定：（1）把列車(chē)(活)荷載作為靜荷載處理；（2）把列車(chē)(活)荷載和軌道靜荷載的總重P，簡(jiǎn)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(jì)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(chē)和軌道荷載換算土柱高度及分布寬度（二）動(dòng)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^(guò)有關(guān)計(jì)算解出。此外，可采用簡(jiǎn)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(jiǎn)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(dòng)應(yīng)力圖10－6單根枕木下的壓力分布(德國(guó))（1）一般規(guī)律軌枕頂面的支承力通過(guò)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(jiǎn)化計(jì)算法

我國(guó)鐵科院建議按圖10－10的計(jì)算圖式計(jì)算路基面動(dòng)應(yīng)力的最大值σdmax，并以此作為高速鐵路路基的設(shè)計(jì)荷載。當(dāng)Ps＝200kN，枕距a＝56cm，車(chē)速v＝300km/h時(shí)，計(jì)算得σdmax≈100kPa。圖10－10路基面動(dòng)應(yīng)力的最大值二、路基基床結(jié)構(gòu)（一）基床的作用及對(duì)基床的要求1．強(qiáng)度要求：應(yīng)有足夠的強(qiáng)度以抵抗列車(chē)荷載產(chǎn)生的動(dòng)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(chē)輛走行而不形成印坑，以免留下隱患。2．剛度要求：在列車(chē)荷載的重復(fù)作用下，塑性累積變形要小，以避免形成過(guò)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(chē)高速行駛時(shí)，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(shí)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(qiáng)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