铁道轨道和高铁轨道的结构研究与施工工艺探讨 - 图文(16)

石家庄铁道大学四方学院毕业论文

安全运营的目的。

3.4 无砟轨道

3.4.1我国无砟轨道结构的研究及应用概况

我国无砟轨道的发展较早，早在1935年和1939年，东北地区北老松岭隧道就曾铺设了整体道床。随着我国铁路运量的迅速增长，为了减轻线路维修工作量，延长轨道各部件的使用寿命，1957年和1958年唐山铁道学院和铁道部科学研究院先后开始研究、设计新型轨下基础。

图3-5 隧道内刚性支承块式无砟轨道

随后各铁路局及各院校也开展了研究和试铺工作，肯定了铁路新型轨下基础的发展前景。北京铁路局在唐山车站的上质路基上曾试铺了少量的埋入纵向轨枕式整体道床，其后又有呼和浩特、太原、武汉、齐齐哈尔等铁路局先后在一些车站站线的土质和石质路基上试铺了整体道床。由于当时试铺时对土质路基基底没有很好的处理，使用效果不好，大部分已被拆除。1965年以后，整体道床在我国发展较快，其中以隧道内铺设的较多。截至1981年底止，己有141座隧道内修建了整体道床，总长度将近300km。混凝土整体道床在铁路站场也得到了应用，上海铁路局从1973年开始，先后在站场内铺设了改进的土质路基整体道床，铺设时由于注意了基底的处理，取得了较好的效果。我国北京地下铁道全部采用了整体道床，使用效果良好。这个阶段我国主要采用钢筋混凝土支承块式、短木枕式和整体灌注式三种，正式推广应用的只有支承

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块式无醉轨道，且主要使用在隧道中(图3-5)。此外，在桥梁上也试铺过无作无枕结构，在京九线九江长江大桥引桥上采用了这种结构，长度约7km。

无砟轨道研究在中断了近10年后，于上世纪90年代中期，随着高速铁路可行性研究的进程，无砟轨道的研究在我国重新得以关注。对新型无砟轨道结构设计参数、动力学仿真计算分析、室内实尺模型试验、无砟轨道部件技术条件以及设计、施工技术条件、施工细则和验收标准的编制、现场铺设、动力测试和长期观测等开展了一系列的综合试验研究，在相应的理论和实践方面也取得了一定的进步。在西康线我国已正式开通运营最长的隧道秦岭隧道(上下行隧道合计长度36.8km)内采用了弹性支承块式无砟轨道，现在使用状况良好。1998年高速铁路高架桥上无砖轨道关键技术的试验研究中，完成了对三种结构型式的无砟轨道(长轨枕埋入式、弹性支承块式、板式轨道)的初步设计、室内模型铺设及各项性能试验，初步提出高架桥上无柞轨道的施工方案，提出了高速铁路无作轨道桥梁徐变上拱的限值与控制措施，建立了桥上无砟轨道车线桥藕合模型并进行了仿真计算，分析了高速铁路高架桥上无砟轨道的动力特性与车辆走行性能。1999年一2001年秦沈客运专线三座特大桥成功铺设了长枕埋入式和板式无醉轨道，其中沙河特大桥铺设长枕埋入式无砟轨道，狗河和双何特大桥铺设板式无砟轨道。2001年一2002年铁道部在秦沈客运专线组织了三次大规模综合试验，“神州号”、“先锋号”和“中华之星”动车组分别创造了210km/h、292km/h、321.5km/h的试验速度。在试验列车以不同速度运行的工况下，对三座特大桥上无砟轨道的主要轨道动力参数如轮轨垂直力、轮轨横向力、钢轨支点压力、位移、脱轨系数、轮重减载率以及车体竖向、横向稳定性指标进行观测，以掌握桥上无砟轨道在高速运行条件下的结构受力、变形情况与振动特性。2003年一2004年，为完善新型无砟轨道结构和施工工艺，在渝怀线鱼嘴2号隧道、赣龙线枫树排隧道分别铺设了长枕埋入式和板式无砟轨道，同时在线路开通后将对隧道内的无砟轨道结构进行动力测试与长期观测。

3.4.2我国无柞轨道结构设计理论的研究状况

国内无柞轨道结构的设计和应用起步较晚，我国无昨轨道的设计理论主要结合自身实际，也借鉴了国外无碎轨道的技术与经验。

在设计方法上，主要是考虑列车荷载的作用，基于容许应力法进行结构强度设计，并依据工程经验或最小配筋率对整体道床等结构加强配筋。

在参数的选取上，轮载动力系数和水平荷载主要依据无碎轨道动力测试确定，一般情况下动力系数取2，运量较大或速度较高时取3，特殊情况(重轴、特大运量等)应进行个别设计。考虑到无醉轨道在运营中一旦出现损坏修复相当困难，从偏于安全出发，采用2-3倍的动载系数。秦沈客运专线和遂渝线竖向设计荷载均取300kN。电力机

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车通过半径为300m的曲线段，钢轨承受横向水平力的最大可能值为110kN，内燃机为80kN。

在计算理论方面，主要采用的有弹性地基叠合梁理论、实体有限元计算理论和弹性地基上的梁一板一板理论。

弹性地基叠合梁理论曾长期指导着我国无昨轨道结构的设计，在秦沈客运专线试验轨道中，首次应用双层弹性地基梁模型对桥上长枕埋人式无碎轨道(类似于德国传统Rheda结构)进行了设计。轨道板长8m，宽2.4m，厚190mm。选用的外荷载弯矩值，是把轨道板在运营中的竖向与横向外弯矩叠加后，又与制造、运输、施工时的外荷载弯矩相比较，取较大者。

实体有限元理论曾用于遂渝线无作轨道结构的检算与分析。该理论的模型中将钢轨作为无限长点支撑梁，采用梁单元进行离散。忽略扣件的非线性因素，将其等效为线性弹簧。无碎轨道基本形状比较规则，在建立有限元模型时可将其各层视为实体，各层均按弹性体考虑，用实体单元模拟。基础的处理可以视其情况，处理成不同的边界条件。如用弹性体或弹簧等模拟。层间采用粘结，可以根据联结的强弱程度，处理成粘连或接触。

遂渝线岔区无碎轨道曾采用梁一板一板理论对结构进行检算，其核心为弹性地基板模型。模型中钢轨采用梁单元，扣件采用线性弹簧模拟，道床板连同支承层采用弹性地基板单元模拟，板底支承系数采用地基K30系数。该模型的力学概念比较明晰，物理模型与实际情况能够较好的统一，修正了弹性地基梁带来的误差，但也存在参数合理选择的问题。

由于秦沈线、遂渝线投入运营的时间都不长，为考察设计合理性，还需要收集列车荷载长期作用下轨道的伤损状况、维修工作量和保持轨道几何尺寸的能力，即保持轨道平顺性和稳定性的能力的资料。

与国际水平相比，目前我国无碎轨道的设计理论水平尚存在一定的差距，需要在充分吸收国外的设计及应用经验的基础上，结合自身的工程实践，逐步形成适合我国国情的设计理论体系。

3.5无砟轨道施工技术

3.5.1施工方案

3.5.1.1工艺流程

无砟轨道施工工艺流程为：下部结构物检查、测量放线、铺设轨枕、吊装工具轨紧固螺栓扣件、初调、钢筋绑扎、立模及固定体系、精调、浇注混凝土、洒水及养护、

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拆卸工具轨、模板及支承体系。 3.5.1.2下部结构物检查

在进行混凝土道床施工前，应对道床基底面进行检查，对有缺陷的区域及时进行修缮施工，做好检查和签收工作。 3.5.1.3测量放线

(1)在全管段范围内用二等水准点，CPI、CPII、CPIII基桩控制网对线路的高程和位置进行控制测量，双块式无砟轨道加密基桩采用固定支脚，支脚间轴向平面X和Y方向定位限差为±0.5mm，高程限差为±0.5mm。

(2)整个施工期间都要求对线下主体工程的变形情况进行测量，测量结果要进行有系统的统计和分析。

(3)准确放样出道床的位置及两侧的外移桩，以便施工过程中随时检查的模板位置及轨道中心线是否有偏差。在结构物顶面 …… 此处隐藏：2431字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……