高速鐵路無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基研究

高速鐵路無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基研究一、本文概述隨著高速鐵路的快速發(fā)展，無碴軌道作為一種新型的軌道結(jié)構(gòu)形式，以其優(yōu)良的平順性、耐久性和穩(wěn)定性，在國內(nèi)外高速鐵路建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基作為無碴軌道的重要組成部分，其設(shè)計、施工和養(yǎng)護技術(shù)對于確保高速鐵路的安全、穩(wěn)定和高效運營具有重要意義。本文旨在深入研究高速鐵路無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的相關(guān)技術(shù)，以期為高速鐵路的建設(shè)和運營提供理論支持和實踐指導。本文將對高速鐵路無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的基本概念、特點和應(yīng)用現(xiàn)狀進行概述，以便讀者對該技術(shù)有一個全面而清晰的認識。本文將重點分析無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計原理、施工技術(shù)和質(zhì)量控制要點，深入探討其在實際工程中的應(yīng)用情況。本文還將對無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的養(yǎng)護維修技術(shù)進行研究，以延長其使用壽命，保障高速鐵路的安全運營。二、無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計與構(gòu)造隨著高速鐵路的快速發(fā)展，無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基作為一種新型的軌道基礎(chǔ)形式，逐漸在國內(nèi)外高速鐵路建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。這種結(jié)構(gòu)形式以其良好的穩(wěn)定性、耐久性和較低的維護成本，成為高速鐵路建設(shè)中的優(yōu)選方案。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：確保軌道結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，滿足列車高速運行時的平順性和安全性要求充分考慮地質(zhì)條件和氣候條件的影響，確保路基的長期耐久性優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少材料消耗，降低工程造價。設(shè)計流程主要包括地質(zhì)勘察、荷載分析、結(jié)構(gòu)選型、樁網(wǎng)布置、數(shù)值模擬和施工圖設(shè)計等步驟。地質(zhì)勘察是基礎(chǔ)，通過對沿線地質(zhì)條件進行詳細調(diào)查，為后續(xù)的荷載分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。荷載分析則根據(jù)列車運行速度、軸重、軌道類型等因素，確定路基承受的荷載大小。結(jié)構(gòu)選型需結(jié)合地質(zhì)條件和荷載要求，選擇合適的樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)形式。樁網(wǎng)布置要考慮到樁徑、樁長、樁間距等因素，確保樁網(wǎng)的整體穩(wěn)定性和承載能力。數(shù)值模擬則通過有限元分析等計算方法，對樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行受力分析和變形預測，為施工圖設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的構(gòu)造特點主要表現(xiàn)為以下幾個方面：采用預制鋼筋混凝土樁作為主要的承重構(gòu)件，具有較高的承載能力和良好的耐久性樁間設(shè)置橫向和縱向連接系，增強樁網(wǎng)的整體穩(wěn)定性樁頂設(shè)置承臺，用于支撐軌道板和道砟在承臺與樁身之間設(shè)置彈性墊層，以減小列車運行時的振動和噪聲根據(jù)地質(zhì)條件和荷載要求，可在樁身設(shè)置擴大部分或采用摩擦樁等形式，提高樁的承載能力。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的施工要點包括：嚴格控制樁位偏差和垂直度，確保樁身質(zhì)量和承載能力合理安排樁的施工順序，避免施工過程中的相互影響承臺施工要保證其平面位置和水平度，確保軌道板的安裝精度彈性墊層的鋪設(shè)要均勻、密實，保證其良好的彈性和耐久性施工過程中要加強質(zhì)量監(jiān)控和檢測，確保施工質(zhì)量符合設(shè)計要求。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計與構(gòu)造是一項復雜而系統(tǒng)的工程。通過合理的設(shè)計和精心的施工，可以確保高速鐵路無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的穩(wěn)定性、耐久性和安全性，為高速鐵路的長期運營提供堅實的基礎(chǔ)。三、無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的施工技術(shù)在施工前，需要進行充分的準備工作，包括地形地貌的調(diào)查、地質(zhì)勘察、施工圖紙的審核、材料的選擇與采購、施工機械的配備和調(diào)試等。特別是對于地質(zhì)條件復雜的地區(qū)，需要進行詳細的地質(zhì)勘探，以確定合理的施工方案。樁基礎(chǔ)是無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的重要組成部分，其施工質(zhì)量直接關(guān)系到整個路基的穩(wěn)定性和安全性。樁基礎(chǔ)的施工主要包括鉆孔、注漿、下放鋼筋籠和澆筑混凝土等步驟。在施工過程中，需要嚴格控制鉆孔的直徑、深度和垂直度，確保注漿的均勻性和密實性，同時，鋼筋籠的下放和混凝土的澆筑也需要按照規(guī)范進行，以保證樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量。承臺是連接樁基礎(chǔ)和上部軌道結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，其施工質(zhì)量對整個路基的穩(wěn)定性有著重要影響。承臺的施工主要包括模板支設(shè)、鋼筋綁扎、混凝土澆筑和養(yǎng)護等步驟。在承臺施工完成后，開始進行路基的填筑工作。填筑材料的選擇應(yīng)符合規(guī)范要求，填筑過程中需要嚴格控制填筑厚度和壓實度，確保路基的密實性和穩(wěn)定性。軌道板的鋪設(shè)是無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基施工的最后一步，也是最為關(guān)鍵的一步。在鋪設(shè)軌道板前，需要對承臺和路基進行全面的檢查，確保其滿足鋪設(shè)要求。軌道板的鋪設(shè)需要按照設(shè)計圖紙進行，鋪設(shè)過程中需要嚴格控制軌道板的間距、水平和垂直度等參數(shù)，確保軌道板的平整度和穩(wěn)定性。在施工過程中，需要建立嚴格的質(zhì)量控制體系，對施工過程進行全面的監(jiān)控和管理。對于每一個施工環(huán)節(jié)，都需要進行質(zhì)量檢測和控制，確保施工質(zhì)量符合規(guī)范要求。同時，還需要對施工現(xiàn)場進行安全管理，確保施工過程中的安全。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的施工技術(shù)要求高、施工難度大，需要在施工過程中嚴格控制施工質(zhì)量，確保路基的穩(wěn)定性和安全性。只有才能為高速鐵路的安全、穩(wěn)定運行提供堅實的保障。四、無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的性能評估高速鐵路無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基作為一種新型的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施，其性能評估對于確保其安全、穩(wěn)定和高效運行具有重要意義。本節(jié)將詳細探討無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的性能評估方法、評估指標以及評估結(jié)果的應(yīng)用。性能評估方法主要包括現(xiàn)場測試、數(shù)值模擬和理論分析三種手段?，F(xiàn)場測試通過實地測量和監(jiān)測，獲取路基的實際工作狀態(tài)和性能參數(shù)數(shù)值模擬利用計算機軟件對路基進行建模分析，預測其在不同工況下的響應(yīng)理論分析則基于土力學、結(jié)構(gòu)力學等基本原理，對路基的性能進行定性或定量分析。評估指標是衡量無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基性能的關(guān)鍵參數(shù)，主要包括沉降變形、穩(wěn)定性、承載能力、耐久性等方面。沉降變形反映了路基在運營過程中的變形情況，穩(wěn)定性指標用于評估路基在外部荷載作用下的抗失穩(wěn)能力，承載能力指標則衡量路基承受列車荷載的能力，耐久性指標則關(guān)注路基在長期使用過程中的性能衰減情況。評估結(jié)果的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個方面：一是為無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計、施工和維護提供科學依據(jù)，指導實際工程實踐二是為高速鐵路的安全運營提供保障，確保列車在高速行駛過程中的穩(wěn)定性和舒適性。同時，評估結(jié)果還可以為類似工程提供參考和借鑒，推動無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基技術(shù)的進一步發(fā)展和優(yōu)化。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的性能評估是一項系統(tǒng)而復雜的工作，需要綜合運用多種評估方法和指標，以確保評估結(jié)果的準確性和可靠性。通過科學的性能評估，可以為高速鐵路的安全、穩(wěn)定和高效運行提供有力保障。五、無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基在實際工程中的應(yīng)用案例京滬高速鐵路是我國高速鐵路網(wǎng)的重要組成部分，線路全長1318公里。在該線路的建設(shè)中，無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基被廣泛應(yīng)用于沿線地質(zhì)條件復雜的地區(qū)。通過采用無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)，不僅有效地提高了路基的穩(wěn)定性和承載能力，還顯著減少了軌道的變形和維護工作量，為京滬高速鐵路的安全、穩(wěn)定運行提供了有力保障。廣深港高速鐵路連接我國南方的廣州、深圳和香港，是連接珠三角地區(qū)與香港的重要交通通道。由于沿線地質(zhì)條件復雜，工程團隊在路基設(shè)計中采用了無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)。通過科學的設(shè)計和施工，無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基在廣深港高速鐵路中表現(xiàn)出了良好的工程性能，為線路的平穩(wěn)運行提供了堅實的基礎(chǔ)。成渝高速鐵路連接我國西南地區(qū)的成都和重慶，是連接成渝經(jīng)濟區(qū)的重要交通干線。在該線路的建設(shè)中，針對沿線地形復雜、地質(zhì)條件多變的特點，工程團隊采用了無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基。通過實施有效的工程措施，無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基在成渝高速鐵路中展現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，為線路的安全運行提供了有力支撐。六、無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的優(yōu)缺點分析穩(wěn)定性強：樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)通過樁和網(wǎng)的相互作用，能夠有效地分散軌道荷載，提高路基的整體穩(wěn)定性。這種結(jié)構(gòu)對于地質(zhì)條件較差、地基承載力不足的地區(qū)尤為適用。沉降控制：無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)對地基沉降的控制效果顯著。由于樁的支撐作用，可以大大減少路基的沉降量，從而保證高速鐵路線路的平順性和行車的安全性。維護成本低：與傳統(tǒng)的有碴軌道相比，無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)減少了道碴的維護和更換工作，降低了維護成本。同時，由于結(jié)構(gòu)緊湊，也減少了雜草生長和排水不暢等問題，進一步降低了維護難度。環(huán)保性：無碴軌道減少了大量道碴的使用，降低了對自然資源的消耗，同時減少了揚塵和噪聲污染，有利于環(huán)境保護。成本較高：無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)和材料要求相對較高，導致建設(shè)成本相對較高。尤其是在地形復雜、地質(zhì)條件差的地區(qū)，施工難度和成本會進一步增加。施工周期長：由于無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的施工工藝相對復雜，施工周期相對較長。這對于高速鐵路建設(shè)的進度和工期控制提出了更高的要求。技術(shù)難度：無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計和施工需要較高的技術(shù)水平和專業(yè)知識，對施工人員的技能要求較高。在實際應(yīng)用中需要加強對施工人員的培訓和技術(shù)支持。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基在高速鐵路建設(shè)中具有顯著的優(yōu)勢，但也存在一些局限性。在實際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的工程條件和需求，綜合考慮其優(yōu)缺點，選擇最合適的路基結(jié)構(gòu)形式。七、無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的發(fā)展趨勢與展望隨著科技的進步和高速鐵路的快速發(fā)展，無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基作為高速鐵路的重要組成部分，其發(fā)展趨勢與展望愈發(fā)引人關(guān)注。技術(shù)創(chuàng)新：隨著新材料、新工藝、新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計、施工和維護將更加精細化、智能化。例如，采用更高性能的材料以提高路基的承載能力和耐久性，利用先進的施工工藝減少施工誤差，提升工程質(zhì)量。環(huán)保與可持續(xù)性：在高速鐵路建設(shè)中，環(huán)保和可持續(xù)性已成為不可忽視的因素。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的發(fā)展將更加注重環(huán)保設(shè)計，如采用生態(tài)友好的材料、減少施工對周邊環(huán)境的影響等，以實現(xiàn)綠色交通的目標。智能化與信息化：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的監(jiān)測、維護和管理將逐步實現(xiàn)智能化和信息化。通過安裝傳感器和監(jiān)控設(shè)備，實時監(jiān)測路基的工作狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題，確保高速鐵路的安全運行?？鐚W科合作：無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的研究與發(fā)展需要跨學科的合作與交流。通過土木工程、材料科學、機械工程、計算機科學等多個領(lǐng)域的專家共同研究，推動無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展。國際化交流與合作：隨著高速鐵路的國際化發(fā)展，無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的研究與應(yīng)用也將加強國際合作與交流。通過參與國際項目、共享技術(shù)資源、舉辦國際會議等方式，推動無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基技術(shù)的國際標準化和普及化。長期性能評估與優(yōu)化：對于無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的長期性能進行持續(xù)評估和優(yōu)化是關(guān)鍵。通過長期監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析，了解路基在不同運營條件下的性能變化，為未來的設(shè)計、施工和維護提供科學依據(jù)。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基作為高速鐵路的重要組成部分，其發(fā)展趨勢與展望充滿了機遇與挑戰(zhàn)。通過技術(shù)創(chuàng)新、環(huán)保與可持續(xù)性、智能化與信息化等方向的發(fā)展，以及跨學科合作、國際化交流與合作、長期性能評估與優(yōu)化等措施的實施，無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基將為高速鐵路的安全、高效、環(huán)保運行提供有力保障。八、結(jié)論無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基在設(shè)計和施工過程中，需要充分考慮地質(zhì)條件、氣候條件、列車荷載等因素的影響，進行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)選擇。同時，施工過程中需要嚴格控制施工質(zhì)量和工藝，確保樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的準確性和穩(wěn)定性，從而保證高速鐵路的長期運營安全。本文還通過實驗和數(shù)值模擬等手段，對無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的受力性能和變形特性進行了深入研究。結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)形式具有良好的受力性能和變形控制能力，能夠有效抵抗列車荷載和自然環(huán)境的影響，保證高速鐵路的平穩(wěn)性和舒適性。本文的研究為高速鐵路無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基的設(shè)計、施工和運營維護提供了有益的參考和借鑒。同時，也為未來高速鐵路路基結(jié)構(gòu)的研究和發(fā)展提供了新的思路和方法。無碴軌道樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)路基作為一種新型的路基結(jié)構(gòu)形式，在高速鐵路建設(shè)中具有重要的應(yīng)用價值和發(fā)展前景。通過不斷的研究和實踐，我們將進一步優(yōu)化和完善該結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計和施工技術(shù)，為高速鐵路的安全、平穩(wěn)、快速運行提供更為堅實的基礎(chǔ)。參考資料：隨著高速鐵路的快速發(fā)展，無碴軌道被廣泛采用。在無碴軌道與有碴軌道的過渡段，路基的動力特性是影響高速列車運行平穩(wěn)性和安全性的關(guān)鍵因素。本文旨在探討高速鐵路無碴軌道過渡段路基的動力特性，為提高列車的運行性能提供理論支持。在國內(nèi)外相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，本文針對高速鐵路無碴軌道過渡段路基的動力特性問題，采用理論分析、數(shù)值模擬和現(xiàn)場測試相結(jié)合的方法進行深入研究。本文建立了無碴軌道-路基-土體相互作用的動力學模型，并對其進行了理論分析。本文利用有限元軟件對不同工況下的路基動力特性進行了數(shù)值模擬，并探討了各種因素對路基動力特性的影響。本文在某高速鐵路上進行了現(xiàn)場測試，驗證了理論分析和數(shù)值模擬的可靠性。通過研究，本文得到了以下重要結(jié)果：1）無碴軌道過渡段路基的動力特性受列車速度、軌道剛度和土體性質(zhì)等多種因素的影響，其中列車速度是最主要的因素；2）在高速列車通過時，無碴軌道過渡段路基會產(chǎn)生較大的動應(yīng)力，而常規(guī)的軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計難以滿足其動力要求；3）采用鋪設(shè)特殊墊層、加強軌道結(jié)構(gòu)等措施可以顯著提高無碴軌道過渡段路基的動力特性，保證列車的運行性能?；谘芯拷Y(jié)果，本文得出以下高速鐵路無碴軌道過渡段路基的動力特性是關(guān)系到列車運行性能和安全的關(guān)鍵因素，必須重視其設(shè)計、施工和養(yǎng)護。針對無碴軌道過渡段路基的動力特性問題，應(yīng)采取有效的措施提高其動力特性，保證列車的運行性能。應(yīng)加強無碴軌道過渡段路基的養(yǎng)護，確保其長期穩(wěn)定性和安全性。未來的研究方向可以包括進一步深入研究無碴軌道過渡段路基的動力特性及其影響因素，優(yōu)化軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計，開發(fā)更為先進的數(shù)值模擬方法和現(xiàn)場測試技術(shù)等。本文對高速鐵路無碴軌道過渡段路基的動力特性進行了系統(tǒng)深入的研究，為提高高速鐵路的運行性能和安全性提供了有效的理論支持和實踐指導。未來的研究應(yīng)繼續(xù)無碴軌道過渡段路基的動力特性問題，不斷優(yōu)化相關(guān)的理論和工程技術(shù)，推動高速鐵路的持續(xù)發(fā)展。無碴軌道是以混凝土或瀝青砂漿取代散粒道碴道床而組成的軌道結(jié)構(gòu)型式，它具有軌道穩(wěn)定性高，剛度均勻性好，結(jié)構(gòu)耐久性強和維修工作量顯著減少等特點，對于高速鐵路較傳統(tǒng)的有碴軌道有更好的適應(yīng)性。砟(zhǎ)，巖石、煤等的碎片，在鐵路上，指作道床上的道砟。傳統(tǒng)的鐵路軌道通常由兩條平行的鋼軌組成，鋼軌固定放在枕木上，之下為小碎石鋪成的路砟。傳統(tǒng)有碴軌道具有鋪設(shè)簡便、綜合造價低廉的特點，但容易變形，維修頻繁，維修費用較大。同時，列車速度受到限制。作為最主要的無碴軌道結(jié)構(gòu)型式之一，板式軌道在日本新干線應(yīng)用廣泛。經(jīng)過30余年的經(jīng)驗積累，日本新干線板式軌道在設(shè)計、施工及養(yǎng)護維修等方面日趨成熟。自20世紀，累計鋪設(shè)里程已達2700多千米。國內(nèi)對板式無碴軌道的研究是隨著對高速鐵路的研究不斷深入進行的，已在秦沈線狗河特大橋（741）、雙何特大橋（740），贛龍線楓樹排隧道（719），遂渝線，并在京滬高鐵上實現(xiàn)大規(guī)模鋪設(shè)。板式無碴軌道由60kg/m鋼軌、彈性分開式扣件、軌道板、乳化瀝青水泥砂漿（CA砂漿）、混凝土凸形擋臺及混凝土底座等部分組成，軌下設(shè)置充填式墊板。對無碴軌道的研究尚處于起步階段，沒有形成規(guī)范的無碴軌道計算理論，在本線板式無碴軌道設(shè)計過程中，我們在對中國內(nèi)的三重疊合梁模型、德國的當量疊合梁模型深入研究基礎(chǔ)上，采用更為接近實際的有限元梁—板模型。石太客運專線作為中國國內(nèi)一條集高速客運與重載貨運于一體的客運專線，將首次大規(guī)模鋪設(shè)板式無碴軌道，而當前國內(nèi)尚沒有形成規(guī)范的無碴軌道計算理論，因此需深入研究板式無碴軌道受力規(guī)律，以保證設(shè)計經(jīng)濟、合理。采用有限元理論，建立了板式無碴軌道的梁—板模型，應(yīng)用大型有限元工具軟件A9BCB對模型進行求解。應(yīng)用有限單元理論建立板式無碴軌道結(jié)構(gòu)的整體模型：鋼軌采用彈性點支承梁模擬；扣件采用線性離散彈簧模擬；軌道板采用板單元進行模擬；CA砂漿調(diào)整層采用實體單元模擬；底座采用彈性地基板模擬，以反映下部基礎(chǔ)對軌道結(jié)構(gòu)的支承作用；地基系數(shù)采用k30進行計算。為獲得最優(yōu)的軌道結(jié)構(gòu)，采用有限元梁—板模型研究了主要參數(shù)對軌道結(jié)構(gòu)各組成部分力學響應(yīng)的影響規(guī)律。如果沒有特殊說明，荷載作用于板中，CA砂漿彈性模量取300MPa，其它基本參數(shù)，計算結(jié)果中軌道板或底座彎矩均為每米范圍所受的彎矩值，單位取KN·m/m。根據(jù)試算，荷載作用于板中和板端兩個位置時軌道結(jié)構(gòu)受力為最不利情況，荷載作用于板中時，軌道板縱向正彎矩、底座縱橫向負彎矩較大；荷載作用于板端時，軌道板縱向負彎矩、軌道板橫向正負彎矩、CA砂漿最大反力以及底座橫向縱橫向正彎矩較大。設(shè)計中，應(yīng)該綜合考慮這兩種荷載作用工況下的最大值?？奂偠确謩e采用20KN/mm、40KN/mm、60KN/mm、80KN/mm進行分析。軌道板和底座的彎矩以及CA砂漿最大反力都隨著扣件剛度的增大而增大，但是當扣件剛度大于40KN/mm時，隨著扣件剛度增大，軌道板和底座的彎矩變化趨緩，底座的橫向負彎矩當扣件剛度大于60KN/mm時反而有所減小。隨著軌道板寬度的增大，軌道板縱向彎矩逐漸減?。卉壍腊鍣M向正彎矩當軌道板寬度小于4m時隨軌道板寬度的增大而增大，當軌道板寬度大于4m時隨軌道板寬度的增大而減?。卉壍腊鍣M向負彎矩當軌道板寬度小于2m時隨軌道板寬度的增大而減小，當軌道板寬度大于2m時隨軌道板寬度的增大而增大；CA砂漿反力當軌道板寬度小于4m時隨軌道板寬度的增大而減小，當軌道板寬度大于4m時變化不明顯；隨著軌道板寬度的增大，底座縱橫向正彎矩均逐漸減小，縱橫向負彎矩變化不明顯。軌道板寬度為0m時，各別力學指標明顯偏大，說明軌道板不宜太窄，同時可以看到軌道板寬2~4m是力學指標變化的一個轉(zhuǎn)折點，因此結(jié)合力學計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計，從技術(shù)經(jīng)濟角度綜合分析，軌道板寬度取2~4m是合適的。CA砂漿彈性模量分別采用100MPa、300MPa、500MPa、1000MPa進行分析。隨著CA砂漿彈性模量的增大，軌道板彎矩減小，CA砂漿本身的反力增大，底座彎矩增大，其中軌道板縱向負彎矩和底座縱橫向負彎矩變化不明顯。當CA砂漿彈性模量大于300MPa時，各力學指標變化趨緩，計算時其最大值可取300MPa，同時考慮CA砂漿彈性模量的離散性和軌道板受力的最不利情況，最小值取100MPa。地基彈性系數(shù)采用K30，分別按50MPa/m、190MPa/m,500MPa/m,1000MPa/m進行分析。從表6可知，隨著地基彈性系數(shù)增大，除軌道板橫向負彎矩增大外軌道板其它彎矩減小，CA砂漿反力變化不明顯，底座彎矩減小。由此可知，隧道、橋梁地段由于基礎(chǔ)剛度較土質(zhì)路基大，對軌道結(jié)構(gòu)整體而言受力是有利的?；緟?shù)取值，同時考慮荷載作用位置以及CA砂漿彈性模量的離散性對計算結(jié)果的影響，計算列車豎向荷載作用下板式軌道的最不利彎矩。在板式軌道力學計算中，荷載作用位置、扣件剛度、軌道板寬度、CA砂漿彈性模量以及地基彈性系數(shù)等基本參數(shù)的取值是影響計算結(jié)果正確與否的主要因素，只有基本參數(shù)合理才能保證計算結(jié)果的準確，為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)。計算列車豎向荷載作用下軌道板和底座的最不利彎矩時，荷載作用位置應(yīng)分別考慮位于板中及板端兩種工況；CA砂漿彈性模量應(yīng)考慮離散性，按100MPa和300MPa分別計算。路基地段地基彈性系數(shù)采用K30時取190MPa/m是最不利情況，計算結(jié)果較隧道和橋梁地段偏大。無碴軌道具有高穩(wěn)定性、少維修、壽命長的優(yōu)點，并在國外鐵路獲得了廣泛應(yīng)用，2005年德國出版的《軌道概論》對無碴軌道的缺點做了如下總結(jié)：1)Rheda投資要比有碴軌道多5倍以上?？坡∫环ㄌm克福線預算46億歐元，實際費用大約為60億歐元，增加大約30%，如此高的初期投資包括巨大的資本成本。有碴軌道成本為350歐元/m，無碴軌道最低為500歐元/m，最大為750—1100歐元/m。即使施工方法得到優(yōu)化，建設(shè)長度增加，成本系數(shù)仍達到5—0。無碴軌道相對有碴軌道的經(jīng)濟效益僅能從有碴軌道需要增加的維修費用計算得到?，F(xiàn)有碴軌道的維修在很大程度上實現(xiàn)了機械化和自動化，比手工作業(yè)費用要低，并能夠持久地保持軌道幾何狀態(tài)；無碴軌道也需要維修，鋼軌打磨工作量相對有碴軌道要增加，隨著無碴軌道使用時間的增加，傷損將增多，經(jīng)濟效益相對來說將降低，而且無碴軌道的修復工作比較復雜，并需要大量費用和時間，一旦損壞引起長期關(guān)閉線路帶來的投入將相當大，也是初期無法計算或預料的。隧道內(nèi)的無碴軌道相對有碴軌道具有良好的經(jīng)濟效益。但橋上和路基上的無碴軌道往往經(jīng)濟效益差一些，限制基礎(chǔ)的長期沉降需要額外的費用，比有碴軌道要增加0～5倍。2)混凝土無碴軌道為剛性承載層，當達到承載強度極限時將產(chǎn)生斷裂，并引起軌道幾何尺寸的突然變化和難以預見的惡化。3)總體上來說，無碴軌道建設(shè)和維修都沒有達到自動化程度。無碴軌道的質(zhì)量需要高水平的養(yǎng)護措施提供保障。這意味著在施工工序和質(zhì)量控制方面都要增加額外的費用和時間。建設(shè)期間的質(zhì)量缺陷將為整個使用壽命期留下隱患，并需要花費高昂的代價進行彌補。4)無碴軌道作為剛性結(jié)構(gòu)，在后期運營階段僅允許做少量的完善，比如改善軌道幾何狀態(tài)，不僅十分困難，而且需要花費高昂代價。6)無碴軌道噪聲水平比有碴軌道高5dB，必須采取有效的降噪措施。7)對脫軌或其他原因?qū)е碌膰乐負p壞還沒有特別有效的措施，修復代價也十分昂貴?；炷恋酿B(yǎng)生和硬化需要很長的時間。也就是說，嚴重的事故將導致線路關(guān)閉時間比較長，對運輸影響比較大。9)無碴軌道的另外一個缺點是，在路基上鋪設(shè)時，任何情況下都要鋪設(shè)防凍層(至少70cm厚)。要延長無碴軌道的壽命周期，水凝性材料層厚度幾乎不能減少。路基處理深度也比有碴軌道深。10)大部分經(jīng)濟研究沒有考慮無碴軌道到了壽命周期后高昂的再建費用。既有無碴軌道類型眾多也似乎是個缺點。逐漸采用雙塊式無砟軌道即Ⅰ型雙塊式代替的。中國的無碴軌道主要從2002年開始應(yīng)用。主要是中國國內(nèi)技術(shù)，參照國外的成熟的設(shè)計經(jīng)驗，以秦沈線為契機，設(shè)計了兩種類型的無碴軌道，主要是日本的板式軌道；還有鐵科設(shè)計的長枕式無碴軌道。當然在這之前，無碴軌道技術(shù)在秦嶺隧道等都已有應(yīng)用。無碴軌道設(shè)計主要有幾下的幾個難點，一個軌道部件的設(shè)計，另一個道床設(shè)計。03年后就有了一個客運專線的想法，希望有一個跨越式發(fā)展，從原來的120km/h提高了200~250km/h。對于軌道部件的強度、穩(wěn)定性及調(diào)整性都有了較高的要求。對于無碴軌道技術(shù)，鐵道部最初的想法是全部引進國外的技術(shù)。主要是日本和德國的技術(shù)。德國的主要的雙塊式（redar200）和博格板，日本主要是板式軌道。引進國外技術(shù)同時，對于部分的技術(shù)也應(yīng)引進，因此國外的單位負責培訓。鐵道部已經(jīng)組織了多次軌道工程技術(shù)的培訓?？瓦\專線對于軌道部件的最大的特點是要求高平順，因此對于軌道部件要求，精細制造和設(shè)計。軌道主要有3個主要部件，軌枕、扣件和道岔技術(shù)?？瓦\專線還有一個特別之處就是軌道電路。由于信號制式要求，要求軌道采用必要的絕緣措施，因此要求部件和道床設(shè)計應(yīng)具有高絕緣性。路基上無碴軌道部件設(shè)計主要解決路基沉降的問題，因此往往在客運專線中，多用以橋代路的方式，反而節(jié)約投資。博格板和雙塊式具有較好的整體性，在德國有多年的應(yīng)用經(jīng)驗，是一個成功的事例。我國對無碴軌道的研究始于20世紀60年代，與國外的研究幾乎同時起步。初期曾試鋪過支承塊式、短木枕式、整體灌注式等整體道床及框架式瀝青道床等多種形式。正式推廣應(yīng)用的僅有支承塊式整體道床，在成昆線、京原線、京通線、南疆線等長度超過1km的隧道內(nèi)鋪設(shè)，總鋪設(shè)長度約300km。20世紀80年代曾試鋪過由瀝青混凝土鋪裝層與寬枕組成的瀝青混凝土整體道床，全部鋪設(shè)在大型客站和隧道內(nèi)，總長約10km。還鋪設(shè)過由瀝青灌筑的固化道床，但未正式推廣。在京九線九江長江大橋引橋上還鋪設(shè)過無碴無枕結(jié)構(gòu)，長度約7km。在此20多年期間，我國在無碴軌道的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工方法、軌道基礎(chǔ)的技術(shù)要求及出現(xiàn)基礎(chǔ)沉降病害時的整治等方面積累了寶貴的經(jīng)驗，為發(fā)展無碴軌道新技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。1995年我國開始了對彈性支承塊式無碴軌道的研究，1996-1997年，先后在隴海線白清隧道和安康線大瓢溝隧道鋪設(shè)試驗段。在秦嶺隧道一線、秦嶺隧道二線正式使用，二線合計無碴軌道長度為8km，并先后于2001年、2003年開通運行。以后又陸續(xù)在寧西線（南京-西安）、蘭武復線、宜萬線、湘渝線等隧道內(nèi)及城市軌道中得到廣泛應(yīng)用，已經(jīng)鋪設(shè)和正在鋪設(shè)的這種無碴軌道累計近200km。隨著京滬高速鐵路可行性研究的進展，無碴軌道在我國得到更大的關(guān)注。在“九五”國家科技攻關(guān)專題“高速鐵路無碴軌道設(shè)計參數(shù)的研究”中，提出了適用于高速鐵路橋隧結(jié)構(gòu)上的3中無碴軌道，即長枕埋入式、彈性支承塊式和板式。1999年完成的“秦沈客運專線橋上無碴軌道設(shè)計、施工技術(shù)條件”的研究與編制，在秦沈客運專線上試鋪了三段。沙河特大橋（長692米）試鋪長軌埋入式無碴軌道；狗河特大橋（長741米）直線和雙河特大橋（長740米）曲線上的板式軌道。為適應(yīng)高速鐵路的線路條件，已在渝懷線魚嘴2號隧道、贛龍線楓樹排隧道分別鋪設(shè)了長枕埋入式和板式軌道試驗段，隧道長度分別為710米和719米。計劃在線路開通后對隧道內(nèi)的無碴軌道結(jié)構(gòu)進行動力測試和與長期觀測。（1）采用整體化道床，從根本上克服了有碴道床易變形、粉化、臟污及需要頻繁維修的缺點，軌道穩(wěn)定性好，線路養(yǎng)護維修工作量顯著減少，養(yǎng)護維修費用只占有碴軌道養(yǎng)護維修費用的20%~30%，線路利用率高。（2）鋼軌扣件與整體化道床連接，施工后的軌道狀態(tài)及幾何形位能長久保持，提高列車運行的安全性；客貨混跑時的曲線過超高和欠超高不會引起軌道位置的改變。（3）耐久性好，延長了使用壽命，在使用期結(jié)束時可整體更換。（4）鋼軌剛度的均勻性好，能滿足高速運行舒適性和對軌道高平順性的要求。（5）軌道結(jié)構(gòu)高度低、自重輕，可減輕橋梁二期恒載，降低隧道凈空。（8）從壽命周期成本綜合考慮，經(jīng)濟效益體現(xiàn)于以下幾個方面：額外運營費用低；交通系統(tǒng)的磨損程度相對較??；乘客滿意會帶來更高的利益。（9）軌道必須建于堅實、穩(wěn)定、不變形或有限變形的基礎(chǔ)上，一旦基礎(chǔ)變形下沉超出軌道可調(diào)整范圍或?qū)е萝壍澜Y(jié)構(gòu)損傷等，其修復和整治將十分困難。隨著高速鐵路的快速發(fā)展，對軌道系統(tǒng)的要求也越來越高。無碴軌道以其高平度、高穩(wěn)定性和少維修的特點，已成為高速鐵路軌道系統(tǒng)的主流。無碴軌道對路基基礎(chǔ)的沉降較為敏感，特別是在軟巖地質(zhì)條件下，這一問題更加突出。研究高速鐵路無碴軌道-軟巖路基系統(tǒng)的動力特性，對于提高高速鐵路的運行安全性和穩(wěn)定性具有重要意義。無碴軌道是一種不依賴傳統(tǒng)軌枕支撐的軌道結(jié)構(gòu)，它利用混凝土、鋼筋混凝土等材料作為基礎(chǔ)的支撐結(jié)構(gòu)。相比傳統(tǒng)的有碴軌道，無碴軌道具有更高的穩(wěn)定性、耐久性和維護性。無碴軌道對路基基礎(chǔ)的沉降和變形更為敏感。軟巖是指巖石強度低、穩(wěn)定性差、易發(fā)生變形和破壞的地質(zhì)體。在高速鐵路建設(shè)中，軟巖路基的沉降和變形控制是一個重要問題。由于軟巖的力學特性，其變形周期長、變形量大，如不能得到有效控制，將會對無碴軌道的穩(wěn)定性產(chǎn)生嚴重影響。振動特性：無碴軌道的振動特性與其穩(wěn)定性密切相關(guān)。在列車通過時，無碴軌道會產(chǎn)生一定的振動，這種振動在軟巖路基上可能被放大，導致軌道的不穩(wěn)定。需要針對無碴軌道-軟巖路基系統(tǒng)的振動特性進行深入研究，提出有效的減振措施。沉降特性：由于軟巖的力學特性，其沉降量大、沉降周期長。在無碴軌道上，由于對沉降的敏感性，這種沉降可能會導致軌道的不平順，影響列車的運行安全性和穩(wěn)定性。需要對無碴軌道-軟巖路基系統(tǒng)的沉降特性進行深入研究，提出有效的控制沉降的措施。動力響應(yīng)特性：列車通過時會對無碴軌道-軟巖路基系統(tǒng)產(chǎn)生一定的動力作用，這種動力作用可能會導致路基基礎(chǔ)的變形和位移。需要對無碴軌道-軟巖路基系統(tǒng)的動力響應(yīng)特性進行深入研究，提出有效的控制措施以抵抗這種動力作用。為了研究高速鐵路無碴軌道-軟