铁道轨道和高铁轨道的结构研究与施工工艺探讨 - 图文(4)

石家庄铁道大学四方学院毕业论文

第2章 城轨轨道结构

2.1引言

城市轨道交通具有安全舒适、快速环保、运能大和耗能少的特点，已经成为解决大城市交通拥堵问题的首选措施。发展城市轨道交通已经成为解决大城市交通拥堵问题的首选措施。近几年来各大城市的轨道交通项目纷纷上马，打造绿色、环保的城市轨道交通已经成为城市轨道交通建设的时代要求。

城市轨道交通基本采用钢筋混凝土整体道床，相对于砟石道床，列车运行时引起的环境振动和噪声有所增强，不仅影响人们的正常生活、工作和身心健康，而且对古建筑结构、精密仪器工作单位等其他敏感点也有不同程度的影响。轨道结构及其基础混凝土外观与周围环境的不协调还会造成景观污染。鉴于上述原因，在环境友好型城市轨道交通建设中衍生出了各种各样的特殊轨道结构型式应对环境敏感点的不同要求，这些轨道结构可归结为噪声控制型、环境振动控制型和景观美化型三类。现从设计选型的角度，对每类轨道结构的使用特点、效果及应该注意的问题进行阐述。

2.2城轨轨道结构特点

2.2.1噪声控制型轨道结构

城市轨道交通列车运行速度较低[1]，一般≥120km/h。轮轨动力噪声占城市轨道交通噪声70%以上是主要噪声源。轮轨噪声是由轮轨之间的动力作用产生的，如图2-1所示。钢轨的振动频率范围在数百到数千赫兹，尤以1000Hz以上频率成分为甚。轨道结构对轮轨动力噪声的控制一方面可从振源入手，优化轮轨相互动力作用条件；另一方面是切断噪声、振动的传播路径或采用吸声结构、吸声材料加以控制，如采用钢轨辐射屏蔽系统、轨道吸声板等。

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图2-1 轮轨噪声发声示意图

2.2.1.1增大钢轨阻尼

如图2-2所示，在钢轨轨腰、轨底表面粘贴由高阻尼材料和约束板材构成的复合阻尼板，改变钢轨噪声辐射特性，可以有效地减小钢轨的振动。在北京地铁试装了钢轨阻尼板，测试结果表明，这种方法可降低轨道附近3.5m处的噪声3.5dB左右。该类措施已经国产化，正处于试铺阶段，今后可以考虑在地铁车站及地面线上使用。

图2-2 钢轨复合阻尼板示例图

2.2.1.2噪声辐射屏蔽系统

噪声辐射屏蔽系统的作用是切断钢轨噪声的传播路径，目前已经出现的有安装在钢轨上的噪声屏蔽系统或设置在道床上的近轨声屏障。图2-3是英国某城市轨道交通。所采用的一种屏蔽系统，可降低噪声约4.8dB。

图2-3 钢轨辐射屏蔽系统示例图

2.2.1.3道床吸声

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道床吸声措施是在道床上铺设吸声板，根据材质不同可分为复合材料吸声板和混凝土吸声板，其吸声效果在3.2dB左右，这类措施一般用在车站及地面线上。图2-4是德国某城市轨道交通轨道上所使用的吸声板。

图2-4 混凝土材料吸声板示例图

以上噪声控制措施对轮轨动力噪声的控制能力差别不大，在实际应用中必须方便施工，不影响工期，且施工质量容易保证，方便维护，不能因为噪声控制部件的加装而降低行车的安全性，结构设计应考虑钢轨扣件系统的安装和维护。因此噪声控制措施的选用关键在于综合考虑对轨道系统其它方面性能的影响。

2.2.2环境振动控制型轨道结构

列车运行时轮轨之间的相互动力作用产生的振动通过轨道结构传给基础(路基、隧道衬砌或桥梁的墩台及基础)再传给周围地层，进而诱发附近地下结构以及地面建筑物(包括其结构和室内家具)的振动，甚至诱发二次结构噪声。

根据不同的减振要求，有众多轨道减振措施可供选择。根据减振弹性件所处位置的不同，可以分为钢轨下隔振、轨枕下隔振和道床下隔振。特定轨道减振措施的减振效果与车辆系统、轨道系统制造施工质量、轨道基础结构、行车速度、振动波的传播介质等众多因素有关，因此同类产品在不同的使用场合得到的减振效果也存在较大差异。通常情况下，轨枕下隔振措施的隔振效果优于钢轨下隔振措施，道床下隔振措施的减振效果优于轨枕下隔振措施。减振效果越好，工程造价也会相应提高。

2.2.2.1减振型扣件

减振型扣件在国内外城市轨道交通建设中使用最为广泛，其种类有几十种之多，最常用的有“科隆蛋”型轨道减振器(如图2-5所示)、Lord减振扣件、GJ－III减振扣件及设计新颖的Vanguard减振扣件。一般减振扣件的减振效果可达5～8dB左右，适用隧道、路基、高架等各类线路地段。Van-guard减振扣件在轨腰腹部采用弹性块对钢轨进行悬撑，可以取得比普通减振扣件更好的减振效果。“科隆蛋”型轨道减振器是最先从国外引进的扣件减振措施，通过环形橡胶圈的剪切变形提供轨下支撑的弹性

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和阻尼，制造过程中铁座和橡胶圈之间的粘接工艺要求较高。GJ－III减振扣件最近几年才出现，推广应用速度较快，橡胶减振垫板夹在两块铁垫板之间，上下铁垫板通过自锁结构实现连接。从目前的使用情况来看，为了提高减振性能而一味降低扣件刚度会增强轮轨之间的动力作用，钢轨过低的竖向支撑刚度、横向及扭转约束的不足与某些城市轨道交通出现不同程度的波浪形磨耗有关。因此在减振扣件选型设计中，必须根据车型确定扣件系统的动力学参数。

图2-5 “科隆蛋”型轨道减振器示例图

2.2.2.2轨枕下减振措施

目前国内城市轨道交通使用的轨枕下减振措施主要是弹性短轨枕整体道床和梯型轨枕整体道床。弹性短轨枕是目前世界上使用最多的减振措施之，一减振效果可达8～13dB。在我国广州、深圳等城市的地铁交通中被广泛采用，如图2-6所示。

图2-6 弹性短轨枕整体道床示例图

弹性短轨枕的楔状外形使其易于从道床中拔出，当钢轨内部残余应力较大时会出现轨枕空吊。因此，采取弹性短轨枕道床减振时，计要尽可能考虑消除钢轨内部的应力，施工单位要保证施工质量。梯型轨枕近年在我国北京和上海的地铁中使用较多，其使用效果有待观察。 2.2.2.3道床下减振措施

浮置板轨道是所有减振措施中性能最好的，减振效果可达18dB以上。根据减振器材质的不同，可分为橡胶浮置板轨道和钢弹簧浮置板轨道(图2-7)。这类减振措施通常用在线路从振动敏感点下面或旁边通过，并且敏感点隔振要求较高的场合(如音乐厅、歌剧院、医院、市政厅、会议中心、博物馆、中高档住宅和酒店等)。浮置板轨

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道多用于地下段，地面线和高架段也有使用。橡胶浮置板可分为点支撑、线支撑、面支撑等多种型式，在国外使用较多。钢弹簧浮置板的减振效果一般比橡胶浮置板要好，在我国被广泛采用。由于钢弹簧浮置板轨道的关键部件靠进口，所以造价较高，因此应该积极推进钢弹簧浮置板轨道的国产化和相关替代产品的研发。

图2-7 钢弹簧浮置板整体道床示意图

2.2.3景观美化型轨道结构

轨道结构引起的景观污染是指由于蜿蜒于城市中的轨道结构造型欠佳，或是与周边环境、建筑缺乏协调而导致人们在视觉和心理上的不舒适和压抑感受。城市轨道交通宜采用钢筋混凝土整体道床轨道，以改善轨道结构的景观特征，并解决有砟轨道的粉尘污染问题。当线路穿过对景观有特殊要求的地段时，还可选择使用其他轨道景观优化方案。

图2-8 “绿色”轨道结构示例图

图2-8是德国某城市轨道交通穿过绿化区时采用的“绿色”轨道结构，这种“绿色”轨 …… 此处隐藏：1822字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……