高速铁路路基及轨道工程第三章

1、3.1 无砟轨道设计无砟轨道设计l 弹性地基梁，是指搁置在具有一定弹性地基上，弹性地基梁，是指搁置在具有一定弹性地基上，各点与地基紧密相贴的梁，如铁路枕木、钢筋混各点与地基紧密相贴的梁，如铁路枕木、钢筋混凝土条形基础梁等。凝土条形基础梁等。l 弹性地基梁与普通梁的区别弹性地基梁与普通梁的区别p普通梁式静定的或有限次超静定结构；弹性地基梁是无穷多次超静定结构。p普通梁的支座通常看做刚性支座，即只考虑梁的变形；弹性地基梁则必须同时考虑地基的变形。 弹性地基梁的计算模型弹性地基梁的计算模型l 局部弹性地基模型局部弹性地基模型p 温克尔假设温克尔假设：kpy p 把地基模拟为刚性把地基模拟为刚性支座上

2、一系列独立支座上一系列独立的弹簧。的弹簧。p 缺点缺点：局部弹性地基模型没有反映地基的变形连续性，不能全面的反映地基梁的实际情况。但如果地基的上部为较薄的土层，下部为坚硬岩石，这时将得出比较满意的结果。半无限体弹性地基模型半无限体弹性地基模型弹性地基梁的受力和变形p 假设假设把地基看作一个均质、连续、弹性的半无限体。p 优点优点反映了地基的连续整体性，同时从几何上、物理上对地基进行了简化。p 缺点缺点 弹性假设没有反映土壤的非弹性性质； 均质假设没有反映土壤的不均匀性； 半无限体的假设没有反映地基的分层特点； 数学处理上比较复杂。 无砟轨道类型1.整体道床 支承块式整体道床、整体浇注式整体道床

3、及弹性整体道床等；2.弹性支承块 短轨枕式和长轨枕式；3.长枕埋入式 普通钢筋长枕埋入式和预应力钢筋长枕埋入式；4.双块式轨枕 Rheda2000（武广客专）和ZBLIN（郑西客专）；5.板式轨道 普通钢筋混凝土板式轨道、预应力钢筋混凝土板式轨道（日本板式（A型板、框架板式）、博格板式）、防振板式轨道和浮置板轨道等。 整体结构式整体结构式直接支承式直接支承式现浇混凝土式现浇混凝土式预制板式预制板式轨枕或支承块轨枕或支承块雷达雷达(Rheda)博格板式博格板式ATD旭普林旭普林(Z blin) 日本板式日本板式GETRACHEITKAMPRTD弹性支承块弹性支承块(LVT)SATOPACT梯子形

4、梯子形WALTER表2.1 无砟轨道结构分类 图2-1 A型板式轨道结构图1.轨道板p是把来自钢轨和扣件的轮载均匀地传递给CA砂浆垫层，并把轨道纵向荷载和横向荷载传递给混凝土凸形挡台的板式结构。n 结构设计处理：CA砂浆层作为弹性垫层，钢轨和轨道板作为弹性支承的叠合梁；或钢轨作为梁，轨道板作为平板单元。n 轨道板外形：承轨槽式（隧道内直线地段）和铁垫板式(高架结构或曲线地段）。n 轨道板尺寸约为4950mm2340mm200mm，板厚为160mm。采用C50级混凝土，板内双层双向配置部分预应力钢筋。板上预留CA砂浆注入孔，将板定位后，从注入孔注入CA砂浆。2. CA砂浆层p 即在轨道板与混凝土

5、基床间填充的乳化沥青水泥砂浆垫层。厚度：一般在4050mm。p 作用n 为轨道提供适当的弹性；n 填充轨道板与基床间的缝隙，调整施工中误差；n 运营期间，可采用补灌砂浆法调整基础不均匀沉降。p 原料组成：水泥、沥青乳剂、细砂、膨胀剂和速凝剂。3.3.混凝土凸形挡台混凝土凸形挡台即设置在轨道板两端的中间，与基床灌注成整体的圆柱形凸出挡块。即设置在轨道板两端的中间，与基床灌注成整体的圆柱形凸出挡块。通常尺寸通常尺寸400mm400mm（直径）（直径）200mm200mm（高）。（高）。作用作用传递纵横向荷载给基床，固定轨道板的位置；传递纵横向荷载给基床，固定轨道板的位置；作为轨道板铺设和整正的基准

6、点。作为轨道板铺设和整正的基准点。4.4.混凝土基床（亦称底座）混凝土基床（亦称底座）即现场就地灌注而成的基础梁或板。通常采用即现场就地灌注而成的基础梁或板。通常采用C30C30钢筋混凝土。钢筋混凝土。作用作用改善基础条件；改善基础条件；设置和调整曲线超高。设置和调整曲线超高。35288030190502480451401211线路中心线梁面钢轨扣件轨道板CA砂浆调整层混凝土底座2400图 2-9-1 秦沈客运专线板式无碴轨道横断面图图 2-9-2 秦沈客运专线板式无碴轨道平面与侧剖面图2.CRTS型板式轨道结构p CRTS型板式无碴轨道包括平板型、框架型和减振型，适用于桥上、隧道内和路基区段

7、，主要由单元轨道板、CAM层、限位凸形挡台及底座等组成。 路基基床表层桥梁保护层梁体隧底填充层C40C50钢轨176扣件41轨道板190CAM层50底座300(路)200(桥隧仰)757(路)657(桥隧仰)815(隧无仰)24003000（路）2800（桥隧）I型板式无碴轨道横断面图358(隧无仰)图 2-10 CRTS型板式无碴轨道横断面图图 2-11 CRTS型平板式无砟轨道图 2-12 CRTS型框架板式无砟轨道图 2-13 非隧道区间内的防震型轨道板v 基础基础轨道结构组成部件轨道结构组成部件钢轨钢轨扣件扣件WJ-7充填式充填式垫板垫板轨道板轨道板CAM层层底座底座结构高度结构高度路

8、基路基17637419050300757桥梁桥梁17637419050200657隧隧道道有仰拱有仰拱17637419050200657无仰拱无仰拱17637419050358815表2-2 轨道结构高度（mm）路基基床表层桥梁保护层梁体隧底填充层C40(底座)C50钢轨176扣件40轨道板200CAM层30支承层或底座300(路隧)200(桥)774(路隧) 2550 2950承台28C20(支承层)674(桥)图 2-14 CRTS 型板式无碴轨道横断面图图 2-15 CRTS 型板式无砟轨道结构详图p 轨枕埋入式弹性轨道是将木枕、钢筋混凝土轨枕或其他形式的轨枕埋入现浇的钢筋混凝土轨道板中

9、形成的轨道结构。3.1 德国铁路的无砟轨道 为适应高速行车的需要，德国一直致力于无碴轨道的研发与试铺。v 初期的板式：1959年，隧道内首次试铺，1967年，厄尔达车站及班堡福尔海区间等地铺设了多处板式。v 中期的长枕埋入式：1972年在拉达车站上试铺了雷达型长枕埋入式无碴轨道，该型无碴轨道维修量小、运营效果良好，被确定为以后发展的主型轨道。雷达轨道经过数次结构上的修改与完善，完善为适合于隧道内、桥上及土质路基上的各种雷达轨道系列。p 双块式无砟轨道：发展至雷达HST和雷达2000型的双头轨枕，并以雷达2000型轨道作为主型无碴轨道。意见的柏林-汉诺威和法兰克福-科隆两条高速铁路上铺设无碴轨道

10、的长度分别为70%和100%。图 2-26-1 秦沈线桥上长枕埋入式无碴轨道平面及侧立面图 图 2-26-2 秦沈线桥上长枕埋入式无碴轨道横断面图 心线路线中梁 体国 产 60kg/m钢 轨WCK型 轨 枕道 床 板 填 充 混 凝 土隔 离 层混 凝 土 底 座图 2-27 隧道及高架桥上长轨枕埋入式无砟轨道秦沈线桥上长枕埋入式无碴轨道 图 2-34 中心水沟支承块式整体道床 图 2-35 坚实基岩隧道内支承块式整体道床 图 2-36 隧道抑拱上支承块式整体道床 图 2-37 短枕木式整体道床结构图 2-38 无枕式整体道床结构3.3.弹性整体道床弹性整体道床在整体道床与结构底座间铺设一层在

11、整体道床与结构底座间铺设一层30mm30mm左右厚的弹性绝左右厚的弹性绝缘材料与塑料油膏混合物或橡胶沥青混凝土，达到轨道缘材料与塑料油膏混合物或橡胶沥青混凝土，达到轨道减振效果轨道结构形式减振效果轨道结构形式。成都客站曾铺设该种轨道，整。成都客站曾铺设该种轨道，整体道床与底座间铺设体道床与底座间铺设50mm50mm厚的拆线废旧轮胎制成的颗粒。厚的拆线废旧轮胎制成的颗粒。 4.4.英国英国PACTPACT轨道（轨道（Paved Concrete TrackPaved Concrete Track）PACTPACT型轨道型轨道是将钢轨通过弹性垫层直接铺设在轨道板上，是将钢轨通过弹性垫层直接铺设在轨道板上，钢轨连续支承在轨道板上的由橡胶制成的长带式垫层上钢轨连续支承在轨道板上的由橡胶制成的长带式垫层上的轨道结构。铺设时，先铺的轨道结构。铺设时，先铺38cm38cm的混凝土层，其上放置的混凝土层，其上放置长度为长度为2.5-6.1m2.5-6.1m的钢筋网，并把它焊接成的钢筋网，并把它焊接成200m200m长，然后长，然后连续灌注混凝土。连续灌注混凝土。图2-44 WJ-8型扣件系统结构2.日本无砟轨道的不分开式扣件图2-45 日本直接4型扣件1-六角头螺纹道钉；2-垫圈；3-蛋形弹片；4-埋栓；